ES2330426T3 - Sintonizacion sincronica automatica de receptores de banda estrecha de un sistema de posicionamiento inalambrico para seguimiento de canal de voz/trafico. - Google Patents
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Abstract
Un método para utilizar en un sistema de localización inalámbrica para localizar un transmisor inalámbrico utilizando múltiples receptores de banda estrecha, que incluyen: (a) Provocar que dicha multitud de receptores sigan un modo de funcionamiento de sintonización secuencial automática en donde los receptores secuencialmente y al unísono sintonicen una multitud de canales RF predefinidos y reciban las transmisiones de señal en dichos canales; y (b) Realicen el procedimiento de localización en las señales recibidas durante el modo de funcionamiento de sintonización secuencial automática; Con la característica de que el modo de sintonización secuencial comprende el uso de un patrón de sintonización circular donde uno o más periodos libres son intercalados con una multitud de series de números de canal predefinidos, dichos periodos libres están disponibles para la nueva temporización de dichos canales.
Description
Sintonización sincrónica automática de
receptores de banda estrecha de un sistema de posicionamiento
inalámbrico para seguimiento de canal de voz/tráfico.
La presente invención se refiere en general a
métodos y aparatos para localizar transmisores inalámbricos, como
los utilizados en sistemas celulares digitales o analógicos,
Sistemas de Comunicación Personales (PCS), radios móviles
especializadas reforzadas (ESMRs) y otros tipos de sistemas de
comunicación inalámbricos. En la actualidad este ámbito se conoce
como localización inalámbrica y se aplica para las llamadas
inalámbricas al
E-9-1-1, gestión de
flotas, optimización RF y otras valiosas aplicaciones.
Los primeros trabajos relacionados con los
Sistemas de Localización Inalámbrica de Localización se describen
en la Patente de EE.UU. Número 5.327.144 de 5 de julio de 1994
"Sistema de Localización Telefónica Celular", que presenta un
sistema para localizar teléfonos celulares utilizando novedosas
técnicas de diferencia de tiempo de llegada (TDOA). Otras mejoras
del sistema presentado en la patente 144 constan en la Patente de
EE.UU. número 5.608.410, de 4 de marzo de 1997: "Sistema para
localizar una fuente de transmisiones a ráfagas". Estas dos
patentes son propiedad del cesionario de la presente invención. Los
inventores actuales han seguido desarrollando importantes mejoras a
los conceptos inventivos originales de la invención y han
desarrollado técnicas para seguir mejorando la precisión de los
Sistemas de Localización Inalámbrica al tiempo que ha ido
reduciendo significativamente los costes de estos sistemas.
En los últimos años, la industria celular ha
aumentado el número de protocolos de interfaces aéreas disponibles
para ser utilizadas por teléfonos inalámbricos, ha aumentado el
número de bandas de frecuencia en las que pueden operar los
teléfonos móviles o inalámbricos y ha ampliado el número de
términos que se refieren a los teléfonos móviles para incluir
"servicios personales de comunicación", "inalámbricos" y
otros. Los protocolos de interfaz aérea incluyen ahora AMPS,
N-AMPS, TDMA, CDMA, GSM, TACS, ESMR y otros. Los
cambios en la terminología y el aumento en el número de interfaces
aéreas no cambian los principios básicos y las invenciones
descubiertos y mejorados por los inventores. Sin embargo, a la hora
de mantener la terminología actual de la industria, los inventores
ahora denominan al sistema que aquí se describe: Sistema de
Localización Inalámbrica.
Los inventores han desarrollado extensos
experimentos con la tecnología del Sistema de Localización
Inalámbrica para demostrar la viabilidad y el valor de la
tecnología. Por ejemplo, varios experimentos se desarrollaron
durante varios meses de 1995 y en 1996 en las ciudades de Filadelfia
y Baltimore con el fin de verificar la capacidad del sistema para
mitigar el efecto de trayectos múltiples en grandes entornos
urbanos. Posteriormente, en 1996, los inventores construyeron en
Houston un sistema que se utilizó para probar la efectividad en esa
zona y su capacidad para interconectar con sistemas
E9-1-1. Más tarde, en 1997, el
sistema se probó en un área de 350 millas cuadradas
(aproximadamente 906,5 kilómetros cuadrados) en Nueva Jersey y se
utilizó para localizar llamadas reales al 911 (teléfono de
emergencias) de personas que se encontraban en una situación de
emergencia. Desde aquella ocasión, el ensayo del sistema se ha
ampliado para incluir puntos de 125 células que abarcan un área de
2.000 millas cuadradas (aproximadamente 5.180 kilómetros cuadrados).
Durante todos estos ensayos, las técnicas que se discuten y se
presentan aquí fueron sometidas a ensayo para probar su efectividad
y posteriormente se desarrollaron y se ha demostrado que el sistema
supera las limitaciones de otros acercamientos que se han propuesto
para localizar teléfonos inalámbricos. De hecho, a partir de
diciembre de 1998, en ninguna otra parte del mundo ningún se ha
instalado otro Sistema de Localización Inalámbrica que sea capaz de
localizar llamadas en directo al 911. La innovación del Sistema de
Localización Inalámbrica que aquí se presenta ha sido reconocida en
la industria inalámbrica por la gran cantidad de cobertura mediática
que se ha concedido a las capacidades del sistema y también por los
premios. En octubre de 1997, la Cellular Telephone Industry
Association (Asociación de la Industria de Telefonía Celular)
otorgó el prestigioso premio Wireless Appy Award al sistema y la
Christopher Columbus Fellowship Foundation y la Revista
Discover consideraron el Sistema de Localización Inalámbrica una de
las cuatro primeras innovaciones de 1998 de las 4.000 candidaturas
presentadas.
La industria de la comunicación inalámbrica ha
reconocido el valor y la importancia del Sistema de Localización
Inalámbrica. En junio de 1996, la Comisión Federal de Comunicaciones
emitió requerimientos para que la industria de comunicaciones
inalámbricas desplegara sistemas de localización para localizar
llamadas inalámbricas al 911, con fecha tope hasta octubre de 2001.
La localización de llamadas inalámbricas al 911 ahorrará el tiempo
de respuesta, salvará vidas y ahorrará un coste enorme debido al uso
reducido de los recursos de respuesta en las emergencias.
Además, numerosas encuestas y estudios han
llegado a la conclusión de que varias aplicaciones inalámbricas,
como la localización de facturación por posición, gestión de flotas,
y otras, tendrán un gran valor comercial en los próximos años.
Existen muchos tipos diferentes de protocolos de
interfaz aérea que se utilizan para los sistemas de comunicación
inalámbrica. Estos protocolos se utilizan en diferentes bandas de
frecuencia, en los Estados Unidos y a escala internacional. La
banda de frecuencia no tiene un impacto sobre la efectividad del
Sistema de Localización Inalámbrica a la hora de localizar
teléfonos inalámbricos.
Todos los protocolos de interfaz aérea utilizan
dos tipos de "canales": El primer tipo incluye canales de
control que se utilizan para transmitir información sobre el
teléfono móvil o el transmisor, para iniciar o terminar llamadas o
para transferir datos a ráfagas. Por ejemplo, algunos tipos de
servicios de mensajes cortos transfieren datos sobre el canal de
control. En las diferentes interfaces de aire, los canales de
control son conocidos por terminología diferente, pero el uso de
canales de control en cada interfaz es similar. Los canales de
control tienen por lo general información de identificación sobre el
teléfono inalámbrico o el transmisor contenido en la
transmisión.
El segundo tipo incluye canales de voz que se
utilizan típicamente para transmitir comunicaciones de voz por la
interfaz de aire. Estos canales sólo se utilizan después de que una
llamada se haya establecido utilizando canales de control. Los
canales de voz normalmente utilizan recursos exclusivos dentro del
sistema de comunicaciones inalámbricas mientras que los canales de
control utilizarán recursos compartidos. Esta distinción
generalmente hará uso de los canales de control para fines de
localización inalámbrica de una manera más económica que utilizando
los canales de voz, aunque haya algunas aplicaciones para las que se
desea la localización en el canal de voz. Los canales de voz por lo
general no tienen información de identificación sobre el teléfono
inalámbrico ni el transmisor en la transmisión. Más abajo se
comentan algunas de las diferencias en los protocolos de interfaz
de aire:
AMPS (Sistema Avanzado de Telefonía Móvil): este
es el protocolo original de interfaz de aire utilizado para
comunicaciones celulares en Estados Unidos. En el sistema AMPS, se
asigna a canales exclusivos separados para ser utilizados por
canales de control (RCC). Según la Norma IS-553A de
TIA/EIA, cada bloque de canal de control debe comenzar en el canal
celular 333 o 334, pero el bloque debe tener una longitud variable.
En los EE.UU, por convenio, el bloque del canal de control AMPS
tienen un ancho de 21 canales, pero también se conoce el uso de un
bloque de 26 canales. Un canal de voz inverso (RVC) puede ocupar
cualquier canal no asignado a un canal de control.
La modulación del canal del control es FSK
(modulación por desplazamiento de frecuencia), mientras que los
canales de voz se modulan utilizando FM (modulación de
frecuencia).
N-AMPS: Esta interferencia de
aire es una extensión del protocolo de interfaz de aire de AMPS y se
define en la Norma IS-88 de la EIA/TIA (Asociación
de Industrias Electrónicas/Asociación de Industrias de
Telecomunicación). Los canales de control son prácticamente los
mismos que para AMPS; sin embargo, los canales de voz son
diferentes. Los canales de voz ocupan menos de 10 KHz de ancho de
banda, frente a los 30 KHz utilizados para AMPS y la modulación es
FM.
TDMA (Acceso múltiple por división del tiempo):
Esta interfaz también se conoce como D-AMPS y se
define en la Norma IS-136 de la EIA/TIA. Esta
interfaz de aire caracterizada por el uso de frecuencia y separación
del tiempo. Los canales de control se conocen como Canales de
Control Digital (DCCH) y se transmiten a ráfagas en ranuras
asignadas para que las utilice DCCH. Al contrario que AMPS, DCCH
puede asignarse en cualquier lugar en la banda de frecuencia,
aunque generalmente hay algunas asignaciones de frecuencia que son
más atractivas que otras basándose en el uso de bloques de
probabilidades. Los canales de voz se conocen como Canales de
Tráfico Digital (DTC). DCCH y DTC puede ocupar las mismas
asignaciones de frecuencias, pero no la misma asignación de ranura
en una asignación de frecuencia. DCCH y DTC utilizan el mismo plan
de modulación, conocido como \pi/4 DQPSK (modulación diferencial
por desplazamiento de fase cuadrivalente). En la banda celular, un
transportador puede utilizar protocolos AMPS y TDMA, siempre que
las asignaciones de frecuencia para cada protocolo se mantengan
separadas.
CDMA (acceso múltiple por división de código):
esta interfaz de aire viene definida por la Norma
IS-95 A de la EIA/TIA. Esta interfaz de aire se
caracteriza por el uso de la separación del código y la frecuencia.
Sin embargo, debido a las células adyacentes, los sitios pueden
utilizar los mismos grupos de frecuencia, CDMA también está
caracterizado por un control muy cuidadoso de la potencia. Este
cuidadoso control de potencia lleva a una situación conocida para
los expertos en la materia, como el problema
cerca-lejos, que dificulta la localización
inalámbrica para que la mayoría de los acercamientos funcionen
correctamente. Los canales de control se conocen como Canales de
Acceso y los canales de voz se conocen como Canales de Tráfico. Los
Canales de Tráfico y de Acceso pueden compartir la misma banda de
frecuencia, pero están separados por códigos. Los Canales de Acceso
y de Tráfico utilizan el mismo plan de modulación, conocido como
OQPSK.
GSM (Sistema Global de Comunicaciones Móviles):
el Sistema Global de normas internacionales para la Comunicaciones
de Telefonía Móvil define esta interfaz de aire. Al igual que TDMA,
GSM está caracterizada por el uso de la separación de frecuencia y
tiempo. El ancho de banda del canal es de 200 KHz, que es superior a
los 30 KHz utilizados para TDMA. Los canales de control se conocen
como Canales Dedicados Exclusivamente a una Estación (SDCCH) y se
transmiten a ráfagas en ranuras asignadas para ser utilizados por
SDCCH.
SDCCH puede asignarse en cualquier lugar de la
banda de frecuencia. Los canales de voz se conocen como Canales de
Tráfico (TCH). SDCCH y TCH puede ocupar las mismas asignaciones de
frecuencias, pero no la misma asignación de ranura en una
asignación de frecuencia dada. SDCCH y TCH utilizan el mismo
programa de modulación, conocido como GMSK.
Dentro de esta especificación, la referencia a
cualquiera de las interfaces aéreas se referirá automáticamente a
las demás interfaces aéreas, a menos que se especifique de otro
modo. Además, una referencia a los canales de control o los canales
de voz puede referirse a todos los tipos de canales de control o de
voz, cualquiera que sea la terminología preferida para una interfaz
de aire concreta. Por último, existen más tipos de interfaces de
aire utilizadas en todo el mundo y no hay intención de excluir
ninguna interferencia de aire de los conceptos inventivos descritos
en esta especificación. De hecho, los expertos en la materia,
reconocerán que otras interfaces utilizadas en cualquier otro lugar
derivan de o son similares en clase a las descritas
anteriormente.
El Documento US 6.091.362 presenta un sistema de
localización inalámbrica que utiliza la sintonización secuencial
automática. En este método, el Sistema de Localización Inalámbrica
hace una secuencia a través de cada emplazamiento de célula, canal
RF y ranura, realiza el tratamiento de localización y comunica un
registro de localización que identifique un sello de tiempo, un
emplazamiento de célula, canal RF, ranura y la localización. El
Sistema de Localización Inalámbrica y el sistema de comunicaciones
inalámbricas hacen coincidir los registros de localización con los
datos del sistema de comunicaciones inalámbricas indicando qué
transmisores inalámbricos se utilizaron en aquel momento y qué
emplazamientos de células, canales RF y ranuras fueron utilizados
por cada transmisor inalámbrico. Después, el Sistema de
Localización Inalámbrico puede retener los registros de localización
para los transmisores inalámbricos de interés y desechar aquéllos
registros de localización para los transmisores restantes.
Las realizaciones preferentes de las invenciones
presentadas en este documento tienen muchas ventajas sobre otras
técnicas para localizar los teléfonos inalámbricos. Por ejemplo,
alguna de estas otras técnicas implica añadir la funcionalidad del
GPS a los teléfonos, lo que requiere que se realicen cambios
significativos en los teléfonos. Las realizaciones preferentes
presentadas en el presente documento no exigen ningún cambio en los
teléfonos inalámbricos y, por tanto, pueden utilizarse en conexión
con la base instalada actual de más de 65 millones de teléfonos
inalámbricos en los Estados Unidos y 250 millones de teléfonos
inalámbricos en todo el mundo.
La presente invención se refiere a la
realización de un Sistema de Localización Inalámbrica donde los
receptores de banda estrecha se despliegan en el Sistema de
Captación de Señal o SCS. Un modo de utilizar dichos receptores de
banda estrecha, descritos más abajo, se conoce como sintonización
aleatoria porque los receptores pueden dirigirse directamente a
cualquier canal RF cuando el sistema lo ordene. La presente
invención se refiere a un modo alternativo, que puede referirse
como sintonización secuencial automática o sintonización síncrona
automática. Con la sintonización secuencial automática, el
tratamiento de localización puede realizarse con un flujo más alto,
por ejemplo, aprovechándose de los canales RF contiguos, ranuras
TDMA múltiple de tratamientos de localización en un canal RF y
eliminando la necesidad de la sincronización con el sistema de
comunicaciones inalámbricas.
Cuando el WLS está utilizando receptores de
banda estrecha, en el modo de sintonización secuencial automática,
no necesita conocer la identidad del transmisor inalámbrico porque
el WLS no espera una activación del sistema de comunicaciones
inalámbricas, no necesita preguntar al sistema de comunicaciones
inalámbricas la información de la identidad del teléfono móvil
antes de recibir la transmisión. Por tanto, esta realización es
especialmente idónea para, pero no limitada al, seguimiento del
canal de tráfico o de voz.
En un ejemplo del método de sintonización
secuencial automática según la presente invención, el WLS secuencia
a través de cada emplazamiento de célula, canal RF y ranura, realiza
el tratamiento de localización y comunica un registro de
localización que identifica un sello de tiempo, emplazamiento de
célula, canal RF, ranura (por ejemplo, en un sistema TDMA) y la
localización. Después del informe del registro de localización, los
registros de localización se hacen coincidir con los datos del
sistema de comunicaciones inalámbricas indicando qué transmisores
inalámbricos se utilizaron en el momento y qué emplazamientos de
células, canales RF y ranuras empleó cada transmisor inalámbrico.
El WLS puede retener registros de localización para los transmisores
inalámbricos de interés y descartar los registros de localización
para los transmisores inalámbricos remanentes.
En resumen, la presente invención proporciona
una manera de utilizar los receptores con un ancho de banda menor
que el ancho de banda del sistema de comunicaciones inalámbricas
asociadas para mejorar la capacidad sin la degradación de la
precisión de la localización cuando se eleven los niveles de carga.
Al programar los receptores de cooperación para atravesar las
frecuencias disponibles al unísono, se crea un receptor de banda
ancha sintético y se permite para recibir y luego localizar
cualquier señal de interés en la banda.
Según un aspecto de la presente invención, se
proporciona un método para utilizar un sistema de localización
inalámbrica para localizar un transmisor inalámbrico utilizando una
pluralidad de receptores de banda ancha, que comprenden:
(a) provocar dicha pluralidad de receptores para
seguir un modo de sintonización secuencial automática de operación
en donde los receptores secuencialmente y al unísono sintonizan a un
pluralidad de canales RF predefinidos y reciben transmisiones de
señal en dichos canales; y
(b) realizar el tratamiento de localización
sobre las señales recibidas durante el modo de funcionamiento de
sintonización secuencial automática; con la característica de que el
modo de operación de sintonización secuencial comprende el uso de
un patrón de sintonización circular en donde uno o más periodos
libres se intercalan con una pluralidad de series de números de
canal predefinidos, dichos periodos libres están disponibles para
resintonizar dichos receptores.
Preferiblemente, el método incluye además
general un registro de localización y utilizar el registro de
localización para determinar la identidad de un transmisor
inalámbrico que se está localizando.
\newpage
Preferiblemente, se generan una pluralidad de
registros de localización y los registros de localización para los
transmisores inalámbricos de interés se retienen y los registros de
localización para los transmisores inalámbricos restantes se
descartan.
En una realización preferente, el método incluye
además el paso de identificar el transmisor inalámbrico que se va a
localizar haciendo coincidir el registro de localización a los datos
que indican qué transmisores inalámbricos se utilizaron en el
momento que corresponde al registro de localización y qué
emplazamientos de células y canales RF se utilizó cada transmisor
inalámbrico.
Preferentemente, los pasos (a) y (b) se realizan
sin determinar la identidad del transmisor inalámbrico que se está
localizando.
El sistema de localización inalámbrica emplea
preferentemente diferencia en el tiempo de llegada (TDOA) para la
estimación de la localización. El registro de localización
identifica preferentemente un sello de tiempo, canal RF y
localización. Las transmisiones pueden ser transmisiones TDMA y el
registro de localización puede identificar además una ranura. El
registro de localización puede identificar además un emplazamiento
de célula. En este caso, el registro de localización puede unirse a
los datos que indican qué transmisores inalámbricos estaban en uso
en el momento y qué emplazamientos de células, canales RF y ranuras
utilizó cada transmisor inalámbrico. Dichos canales RF predefinidos
pueden ser canales de tráfico o de voz. Las transmisiones pueden
ser transmisiones AMPS. El ancho de banda de los receptores de banda
ancha pueden ser de aproximadamente 60 KHz. Las transmisiones
pueden ser transmisiones CDMA o transmisiones GSM. Las transmisiones
pueden ser transmisiones de canal de control.
Según otro aspecto de la presente invención, se
proporciona un sistema de localización inalámbrica (WLS) sobrepuesto
en un sistema de comunicación inalámbrica asociado, que
incluye:
- Una variedad de sistemas de captación de señal
separados geográficamente, que incluyen receptores de banda
estrecha; y
- Medios para sintonizar secuencialmente y al
unísono dichos receptores a una pluralidad de canales RF
predefinidos y para recibir transmisiones de señal en dichos
canales, con la característica de que el medio para sintonizar
secuencialmente utiliza un patrón de sintonización en donde uno o
más periodos libres se intercalan con una pluralidad de series de
números de canal predefinidos, dichos periodos están disponibles
para resintonizar dichos receptores.
Preferiblemente, el WLS comprende además, medios
para realizar el proceso de localización sobre las señales
registradas.
Preferentemente, el WLS comprende además medios
para generar un registro de localización que identifica una
localización estimada de al menos un transmisor inalámbrico.
Preferentemente, el WLS comprende además medios
para identificar al menos un transmisor haciendo coincidir el
registro de localización a los datos que indican qué transmisores
inalámbricos se utilizaron en el momento que corresponde al
registro de localización y qué emplazamientos de células y canales
RF utilizó cada transmisor inalámbrico.
El registro de localización identifica
preferentemente un sello de tiempo, canal RF y una ranura.
Dichos canales RF predefinidos pueden ser
canales de tráfico o de voz. Las transmisiones pueden ser
transmisiones AMPS. El ancho de banda de los receptores de banda
estrecha puede ser aproximadamente de 60 KHz.
Las transmisiones pueden ser transmisiones CDMA
o transmisiones GSM.
Las transmisiones pueden ser transmisiones de
canal de control.
Más abajo se describen otros datos de la
invención.
Las Figuras 1 y 1A muestran esquemáticamente un
Sistema de Localización Inalámbrica.
La Figura 2 muestra esquemáticamente un Sistema
de Captación de Señal (SCS) 10.
La Figura 2A muestra esquemáticamente un módulo
receptor 10-2 empleado por el Sistema de Captación
de Señales.
Las Figuras 2B y 2C muestran esquemáticamente
modos alternativos de acoplar el módulo receptor
10-2 a las antenas 10-1.
La Figura 2C-1 es un organigrama
de un proceso empleado por el Sistema de Localización
Inalámbrica.
La Figura 2C-2 ilustra una
contención de recurso en una red receptora de banda estrecha.
La Figura 2C-3 ilustra un
ejemplo de Sintonización Síncrona con múltiples periodos de
resintonización libre.
La Figura 2C-4 es un organigrama
de un método de sintonización síncrono automático para controlar los
receptores de banda estrecha según la presente invención.
La Figura 2D ilustra esquemáticamente un modulo
10-3 DSP empleado en el Sistema de Captación de
Señal.
La Figura 2E es un organigrama del
funcionamiento del módulo DSP 10-3, y la Figura
2E-1 es un organigrama del proceso empleado por los
módulos DSP para la detección de canales activos.
La Figura 2F ilustra esquemáticamente un Módulo
10-5 de Control y Comunicaciones.
Las Figuras 2G-2J muestran
aspectos de los métodos actuales de calibración SCS preferidos.
La Figura 2G es una ilustración esquemática de
las líneas bases y valores de error empleados para explicar un
método de calibración externa de conformidad con la presente
invención. La Figura 2H es un organigrama de un método de
calibración interna. La Figura 2I es una función de transferencia de
ejemplo de un canal de control AMPS y la Figura 2J ilustra una
señal de peine de ejemplo.
Las Figuras 2K y 2L son organigramas de dos
métodos de control del rendimiento de un Sistema de Localización
Inalámbrica.
La Figura 3 ilustra esquemáticamente el
Procesador de Localización TDOA 12 de conformidad con la presente
invención.
La Figura 3A ilustra una estructura de un modelo
de mapa de redes mantenido por los controladores TLP.
Las Figuras 4 y 4A muestran esquemáticamente
diferentes aspectos de un Procesador de Aplicaciones 14.
La Figura 5 es un organigrama de un método de
tratamiento de localización basado en una estación central.
La Figura 6 es un organigrama de un método de
tratamiento de localización basado en una estación.
La Figura 7 es un organigrama de un método para
determinar, para cada transmisión para la que se desee la
localización, si emplear un tratamiento basado en la estación o
central.
La Figura 8 es un diagrama de flujo de un
proceso dinámico utilizado para seleccionar antenas y SCS 10
utilizados en el tratamiento de localización.
La Figura 9 es un diagrama al que se hace
referencia más abajo para explicar un método para seleccionar una
lista candidata de SCS y antenas que utilizan un grupo
predeterminado de criterios.
Las Figuras 10A y 10B son organigramas de
métodos alternativos para aumentar el ancho de banda de una señal
transmitida para mejorar la precisión de la localización.
Las Figuras 11A-11C son
diagramas de flujo de señal y la Figura 11 D es un organigrama y se
utilizan para explicar un método inventivo para combinar múltiples
estimaciones de localización independientes estadísticamente para
proporcionar una estimación con una precisión mejorada.
Las Figuras 12A y 12B son un diagrama en bloque
y un gráfico, respectivamente para explicar un método de síntesis
del ancho de banda.
El Sistema de Localización Inalámbrica (WLS)
opera como un recubrimiento pasivo para un sistema de comunicaciones
inalámbricas, como un sistema celular, PCS o ESMR, aunque los
conceptos no se limiten sólo a estos tipos de sistemas de
comunicación. Los sistemas de comunicaciones inalámbricas por lo
general no son adecuados para localizar dispositivos inalámbricos
debido a los diseños de los transmisores inalámbricos y los
emplazamientos de células no incluyen la funcionalidad necesaria
para conseguir la localización exacta. La localización exacta en la
presente aplicación se define como la precisión de 100 a 400 pies (9
a 97 metros cuadrados aproximadamente) de RMS (valor cuadrático
medio). Esto se distingue de la precisión de la localización que
pueden alcanzar los emplazamientos existentes de células, que
generalmente se limita al radio del emplazamiento de la célula. En
general, los emplazamientos de células no están diseñados ni
programados para cooperar entre sí para determinar la localización
del transmisor inalámbrico. Además, los transmisores inalámbricos
como teléfonos celulares y PCS están diseñados para ser de bajo
coste y, por tanto, generalmente no tienen la capacidad de
localización incorporada. El WLS es pasivo porque no contiene
transmisores y, por tanto, no puede causar interferencias de ningún
tipo al sistema de comunicaciones inalámbricas. El WLS solo utiliza
sus propios receptores especializados en los emplazamientos de
células y otras localizaciones receptoras.
Como se muestra en la Figura 1, el Sistema de
Localización Inalámbrica tiene cuatro grandes tipos de Subsistemas:
los Sistemas de Captación de Señales (SCS) 10, los Procesadores de
Localización TDOA (TLP) 12, los Procesadores de Aplicación (AP) 14,
y la Consola de Operaciones de Red (NOC) 16. Cada SCS se encarga de
recibir las señales RF transmitidas por los transmisores
inalámbricos en canales de control y canales de voz. En general,
cada SCS se instala preferiblemente en el emplazamiento de la
célula de la portadora inalámbrica y, por lo tanto, funciona
paralelamente con una estación base. Cada TLP 12 es responsable de
gestionar una red de SCS 10 y de ofrecer una unidad centralizada de
recursos de tratamiento de señal digital (DSP) que pueden utilizarse
en los cálculos de localización. Los SCS 10 y los TLP 12 funcionan
juntos para determinar la localización de los transmisores
inalámbricos, como se detalla más en profundidad más adelante. El
tratamiento de señales digitales es la forma preferible en la que
procesar señales de radio porque los DSP tienen un coste
relativamente bajo, proporcionan unos resultados coherentes y son
fácilmente reprogramables para ejecutar muchas tareas distintas.
Tanto los SCS 10 y los TLP 12 contienen una cantidad significativa
de recursos de DSP, y el software en estos sistemas puede funcionar
dinámicamente para determinar dónde realizar una función concreta
del tratamiento basándose en los intercambios en el tiempo de
tratamiento, el tiempo de las comunicaciones, tiempo de espera y el
costo. Cada TLP 12 existe de manera centralizada y principalmente
para reducir el coste global de aplicar el Sistema de Localización
Inalámbrica, aunque las técnicas que se discuten en este documento
no se limitan a la arquitectura preferida mostrada, es decir, los
recursos de DSP pueden reubicarse dentro del Sistema de Localización
Inalámbrica sin cambiar los conceptos básicos y la funcionalidad
mostrada. Es decir, los recursos de DSP pueden reubicarse dentro
del Sistema de Localización Inalámbrica sin cambiar los conceptos
básicos y la funcionalidad mostrada.
Los AP 14 son responsables de la gestión de
todos los recursos del Sistema de Localización Inalámbrica,
incluidos todos los SCS 10 y TLP 12. Cada AP 14 también incluye una
base de datos especializada que contiene "activadores" para el
Sistema de Localización Inalámbrica. Para poder conservar recursos,
el Sistema de Localización Inalámbrica puede programarse para
localizar sólo ciertos tipos de transmisiones predeterminados.
Cuando se produce una transmisión predeterminada, entonces el
Sistema de Localización Inalámbrica se "activa" para comenzar
el tratamiento de la localización. De otra forma, el Sistema de
Localización Inalámbrica puede programarse para ignorar la
transmisión. Cada AP 14 también contiene las interfaces de
aplicaciones que permiten que una variedad de aplicaciones accedan
con seguridad al Sistema de Localización Inalámbrica. Estas
aplicaciones pueden, por ejemplo, acceder a registros de
localización en tiempo real o en tiempo no real, crear o eliminar
ciertos tipos de activadores, o provocar que el Sistema de
Localización Inalámbrica realice otras acciones. Cada AP 14 es
también capaz de realizar ciertas funciones posteriores al
tratamiento que permiten que AP 14 combine un número de registros
de localización para generar extensos informes o análisis útiles
para aplicaciones, como el seguimiento del tráfico o la
optimización RF.
La NOC 16 es un sistema de gestión de redes que
proporciona a los operadores del Sistema de Localización Inalámbrica
un acceso fácil a los parámetros de programación. Por ejemplo, en
algunas ciudades, el Sistema de Localización Inalámbrica puede
contener cientos o incluso miles de SCS 10. NOC es la forma más
eficaz de gestionar un gran Sistema de Localización Inalámbrica,
utilizando las capacidades gráficas de la interfaz del usuario. NOC
también recibirá las alertas en tiempo real en caso de que
determinadas funciones en el Sistema de Localización Inalámbrica no
funcionen adecuadamente. Estas alertas en tiempo real pueden ser
utilizadas por el operador para que tome medidas correctivas
rápidamente y se evite una degradación del servicio de localización.
La experiencia con los ensayos del Sistema de Localización
Inalámbrica muestran que la capacidad del sistema para mantener una
buena precisión de la localización en el tiempo está directamente
relacionada con la capacidad del operador para mantener el sistema
operativo dentro de sus parámetros predeterminados.
Los lectores de Patentes de los EE.UU. números
5.327.144 y 5.608.410 y esta especificación observarán semejanzas
entre los respectivos sistemas. De hecho, el sistema que se muestra
en este documento se basa en y se ha mejorado significativamente
del sistema descrito en esas patentes anteriores. Por ejemplo, el
SCS 10 se ha ampliado y se ha mejorado del Sistema de Emplazamiento
de la Antena descrito en la Patente de EE.UU. número 5.608.410. El
SCS 10 ahora tiene la capacidad para soportar muchas más antenas en
un sólo emplazamiento de célula y, además, pueden soportar el uso de
las antenas ampliadas descritas más abajo. Esto permite que el SCS
10 funcione con los emplazamientos de células sectorizadas que
ahora se utilizan comúnmente. El SCS 10 puede también transferir
datos de múltiples antenas en un emplazamiento de célula al TLP 12
en lugar de combinar siempre datos de múltiples antenas antes de la
transferencia. Además, el SCS 10 puede soportar múltiples protocolos
de interfaz de aire permitiendo así que el
SCS 10 funcione incluso como una portadora inalámbrica cambiando continuamente la configuración de su sistema.
SCS 10 funcione incluso como una portadora inalámbrica cambiando continuamente la configuración de su sistema.
El TLP 12 es similar al Sistema de Emplazamiento
Central que se muestra en 5.608.410, y también ha sido ampliado y
mejorado. Por ejemplo, el TLP 12 se ha hecho escalable de modo que
la cantidad de recursos DSP requeridos por cada TLP 12 puede
escalarse adecuadamente para que coincida con el número de
localizaciones por segundo requeridos por los clientes del Sistema
de Localización Inalámbrica. Con el fin de soportar el escalado para
las diferentes capacidades del Sistemas de Localización
Inalámbrica, se ha añadido un plan de redes al TLP 12 para que
múltiples TLP 12 puedan cooperar para compartir datos de RF a través
de los límites de la red de Sistemas de Comunicación Inalámbrica.
Además, se ha dado al TLP 12 medios de control para determinar los
SCS 10 y, más importante, antenas en cada uno de los SCS 10, desde
los cuales el TLP 12 vaya a recibir los datos para procesar una
localización específica. Anteriormente, los Sistemas del
Emplazamiento de Antena remitían automáticamente los datos al
Sistema del Emplazamiento Central, lo solicitara o no éste. Además,
el SCS 10 y TLP 12 combinados han sido diseñados con medios
adicionales para la eliminación de trayectos múltiples de las
transmisiones recibidas.
El Subsistema de la Base de Datos del Sistema
del Emplazamiento Central se ha ampliado y desarrollado en el AP
14. El AP 14 puede soportar una mayor variedad de aplicaciones que
las que se mostraban anteriormente en 5.608.410, incluyendo la
capacidad para procesar posteriormente grandes volúmenes de
registros de para múltiples transmisores inalámbricos. Estos datos
procesados posteriormente pueden producir, por ejemplo, mapas muy
efectivos para ser utilizados por portadoras inalámbricas y
optimizar el diseño de RF de los sistemas de comunicación. Esto
puede conseguirse, por ejemplo, trazando las localizaciones de todos
los usuarios en un área y la señal recibida se refuerza en un
número de emplazamientos de células. La portadora puede entonces
determinar si cada emplazamiento de célula está, de hecho,
funcionando en la zona de cobertura exacta deseada por la portadora.
El AP 14 ahora también puede almacenar registros anónimos de
localización, es decir, con el MIN y/u otra información sobre la
identidad extraída del registro de la localización, de modo que el
registro de la localización pueda utilizarse para la optimización
de RF o seguimiento del tráfico sin ocasionar problemas sobre la
privacidad del usuario individual.
Como se muestra en la Figura 1A, una aplicación
que se prefiere actualmente del Sistema de Localización Inalámbrica
incluye una pluralidad de regiones SCS, cada una las cuales
comprende múltiples SCS 10. Por ejemplo, "Región 1 SCS"
incluye SCS 10A y 10B (y preferiblemente otras, que no se muestran)
que se localizan en los correspondientes emplazamientos de células
y comparten antenas con las estaciones base en esos emplazamientos
de células. Las unidades de caída e inserción 11A y 11B se utilizan
para que las líneas T1/E1 fraccionales de la interfaz llenen las
líneas T1/E1, que, a su vez, se acoplan a un sistema de control y
acceso digital (DACS) 13A. Los DACS 13A y otros DACS 13B se
utilizan de la manera que se describe más abajo para las
comunicaciones entre SCS 10A y 10B, etc. y múltiple TLP 12A, 12B,
etc. Como se muestra, los TLP se colocan y se interconectan
normalmente a través de la red Ethernet (red central) y una segunda
red Ethernet redundante. También acopladas a la red Ethernet hay
múltiples AP 14A y 14B, múltiples NOC 16A y 16B y un servidor de
terminal 15. Los enrutadores 19A y 19B se utilizan para acoplar un
Sistema de Localización Inalámbrica a uno o más Sistema(s) de
Localización Inalámbrica(s).
En general, los emplazamientos de célula tendrán
una antena de las siguientes configuraciones: (i) un emplazamiento
omnidireccional con 1 o 2 antenas de recepción o (ii) un
emplazamiento sectorial con 1, 2 o 3 sectores y con 1 o 2 antenas
de recepción utilizadas en cada sector. Mientras que el número de
emplazamientos de células ha aumentado en los EE.UU. y a nivel
internacional, los emplazamientos de células sectoriales se han
convertido en la configuración principal. Sin embargo, también hay
un número creciente de microcélulas y picocélulas, que pueden ser
onmidireccionales. Por lo tanto, el SCS 10 ha sido diseñado para ser
configurable por cualquiera de esos típicos emplazamientos de
células y se ha proporcionado con los mecanismos para utilizar
cualquier número de antenas en un emplazamiento de células.
Los elementos arquitectónicos básicos del SCS 10
siguen siendo los mismos que para el Sistema de Emplazamiento de
Antena descrito en 5.608.410, pero se han realizado varias mejoras
para aumentar la flexibilidad del SCS 10 y para reducir el costo de
despliegue comercial del sistema. En este documento se describe la
realización actual preferida del SCS 10. El SCS 10, cuya visión
general se muestra en la Figura 2, incluye módulos
10-2 A a través de 10-2C con
receptor digital; módulos DSP 10-3 A a través de
10-3C, un bus serial 10-4, un módulo
10-5 de control y comunicaciones; un módulo
10-6 GPS y un módulo 10-7 de
distribución de reloj. El SCS 10 tiene las siguientes conexiones
externas: potencia, comunicaciones T1/E1 fraccionadas, conexiones RF
a antenas y una conexión de antena GPS para el módulo
10-7 de generación de temporización (o distribución
de reloj). La arquitectura y el embalaje de SCS 10 permiten que se
coloque físicamente con los emplazamientos de células (que es el
lugar más común de instalación) colocado en otros tipos de torres
(como FM, AM, comunicaciones de emergencias de dos vías, la
televisión, etc), o en otras estructuras de construcción (tales
como techos, silos, etc.).
El Sistema de Localización Inalámbrica depende
de la determinación precisa del tiempo en todos los SCS 10
contenidos en una red. Hasta ahora se han descrito diferentes
sistemas de generación de temporización en las presentaciones
anteriores. Sin embargo, la mayoría de las realizaciones preferidas
actualmente se basan en un receptor GPS 10-6
reforzado. El receptor GPS reforzado difiere de la mayoría de los
receptores GPS en que el receptor contiene algoritmos que eliminan
alguna inestabilidad temporal de las señales GPS, y garantiza que
cualquiera de los dos SCS 10 contenidos en una red pueda recibir
pulsos de sincronización que están dentro de aproximadamente diez
nanosegundos de cada uno. Estos receptores GPS reforzados ahora
están disponibles en el mercado, y reducen aún más algunos de los
errores relacionados con la referencia temporal que se observó en
anteriores aplicaciones de Sistemas de Localización Inalámbrica. Si
bien este receptor GPS reforzado puede producir una referencia
temporal muy precisa, la salida del receptor puede seguir teniendo
una fase de ruido inaceptable. Por lo tanto, la salida del receptor
es una entrada a un ruido de fase baja, un circuito de bucle de
enganche de fase conducido por oscilador que puede producir ahora 10
MHz y un pulso por segundo (PPS) con señales de referencia inferior
a 0,01 grados RMS de la fase de ruido, y con una salida de pulso en
cualquier SCS 10 en una red de Sistema de Localización Inalámbrica
en diez nanosegundos de cualquier otro pulso en otro SCS 10. Esta
combinación de receptor GPS reforzado, oscilador de cristal y bucle
de enganche de fase es
ahora el método preferido para producir señales de referencia de frecuencia y tiempo estables con ruido de fase baja.
ahora el método preferido para producir señales de referencia de frecuencia y tiempo estables con ruido de fase baja.
El SCS 10 ha sido diseñado para soportar bandas
con frecuencias múltiples y portadoras múltiples con equipos
localizados en el mismo emplazamiento de la célula. Esto puede
producirse utilizando receptores múltiples internos a una carcasa
de SCS sencillo o utilizando carcasas múltiples con receptores
separados cada una. En el caso de que se coloquen carcasas
múltiples SCS en el mismo emplazamiento de la célula, los SCS pueden
compartir un circuito de distribución 10-7 de
reloj/generación temporal sencillo y, por tanto, reducir el coste
global del sistema. Los 10 MHz y las señales de salida de un PPS
desde el circuito de generación del tiempo se amplían y amortiguan
internamente el SCS 10 y luego se hacen disponibles a través de
conectores externos. Por tanto, un segundo SCS puede recibir su
temporización desde un primer SCS utilizando una salida amortiguada
y los conectores externos. Estas señales también estar disponibles
para el equipo de la estación de base colocada en el emplazamiento
de la célula. Esto puede resultar útil para la estación de base, por
ejemplo, a la hora de mejorar el patrón de reutilización de
frecuencia de un sistema de comunicaciones inalámbricas.
Cuando un transmisor inalámbrico realiza una
transmisión, el Sistema de Localización Inalámbrica debe recibir la
transmisión en múltiples SCS 10 localizados en múltiples
emplazamientos celulares dispersados por toda la geografía. Por
tanto, cada SCS 10 tiene capacidad para recibir una transmisión de
cualquier canal RF sobre el cual pueda originarse la transmisión.
Además, dado que el SCS 10 es capaz de soportar múltiples protocolos
de interfaz de aire, SCS 10 también soporta múltiples tipos de
canales RF. Esto contrasta con la mayoría de los receptores
actuales de estación de base, que normalmente reciben sólo un tipo
de canal y habitualmente son capaces de recibir sólo en los canales
RF seleccionados en cada emplazamiento de célula. Por ejemplo, un
típico receptor de estación base TDMA sólo soportará canales anchos
de 30 KHz y cada receptor está programado para recibir señales
sobre únicamente un canal individual cuya frecuencia no cambie a
menudo (por ejemplo, hay un plan de frecuencia relativamente fijo).
Por tanto, pocos receptores de la estación base TDMA recibirán una
transmisión sobre cualquier frecuencia dada. Como otro ejemplo,
aunque algunos receptores de estación base GSM tienen capacidad
para realizar saltos de frecuencia, los receptores en estaciones
base múltiples por lo general no son capaces de sintonizar
simultáneamente una frecuencia individual para realizar el
tratamiento de la localización. De hecho, los receptores en las
estaciones base GSM están programados al salto de frecuencia con el
fin de evitar utilizar un canal RF que está utilizando otro
transmisor para que se minimice la interferencia.
El módulo 10-2 del receptor SCS
es preferentemente un receptor digital de banda ancha dual que puede
recibir toda la banda de frecuencia y todos los canales RF en una
interfaz aérea. Para los sistemas celulares de los Estados Unidos,
este módulo receptor es o bien de 15 MHz de ancho o de 25 MHz de
ancho, de manera que puedan recibirse todos los canales de una
única portadora o todos los canales de las dos portadoras. Este
módulo receptor tiene muchas características del receptor descrito
anteriormente en la Patente número 5.608.410 y la Figura 2A es un
diagrama en bloque de la realización preferida actualmente. Cada
módulo del receptor contiene una sección
10-2-1 del sintonizador RF, una
sección 10-2-2 de control e interfaz
de datos y una sección 10-2-3 de
conversión de analógico a digital. La sección
10-2-1 del sintonizador RF incluye
dos receptores digitales totalmente independientes (incluyendo el
Sintonizador # 1 y el Sintonizador # 2) que convierten la entrada
RF análoga de un conector externo en una corriente de datos
digitalizados. Al contrario que otros receptores de estaciones
base, el módulo SCS del receptor no realiza conmutación o
combinación de diversidad. Mejor dicho, la señal digitalizada de
cada receptor independiente está disponible para el tratamiento de
la localización. Los inventores actuales han determinado que existe
una ventaja para el tratamiento de localización y, especialmente, el
tratamiento de mitigación de trayectos múltiples, para procesar
independientemente señales de cada antena en lugar de realizar la
combinación en el módulo del receptor.
El módulo 10-2 receptor realiza,
o se acopla a los elementos que realizan las siguientes funciones:
control automático de ganancia (para soportar las señales fuertes
cercanas y las señales débiles lejanas), filtrado pasobanda para
eliminar potencialmente las señales que interfieren desde el
exterior de la banda RF de interés, síntesis de frecuencias que se
necesitan para mezclarse con las señales RF para crear una señal IF
que pueda mostrarse, mezclarse y convertir de analógico a digital
(ADC) para el muestreo de señales RF y dar salida a una corriente
de datos digitalizados con un ancho de banda adecuado y una
resolución de bits. El sintetizador de frecuencia bloquea las
frecuencias sintetizadas en la señal de referencia de 10 MHz desde
el módulo 10-7 de generación de
temporización/distribución de reloj (Figura 2). Todos los circuitos
utilizados en el módulo del receptor mantienen las características
de ruido de fase baja de la señal de referencia temporal. El módulo
receptor tiene preferentemente un rango dinámico libre de espurias
de al menos 80 dB.
El módulo 10-2 receptor también
contiene circuitos para generar frecuencias de ensayos y señales de
calibración, y también puertos de ensayos donde los técnicos pueden
realizar medidas durante la instalación o la resolución de
problemas. Más abajo se describen detalladamente varios procesos de
calibración: las frecuencias de ensayo generadas internamente y los
puertos de ensayo proporcionan un método sencillo para que los
ingenieros y técnicos sometan a ensayo rápidamente el módulo
receptor y diagnostiquen cualquier problema sospechoso. Esto también
resulta especialmente útil durante el proceso de fabricación.
Una de las ventajas del Sistema de Localización
Inalámbrica que se describe en este documento es que no se
requieren antenas nuevas en los emplazamientos de células. El
Sistema de Localización Inalámbrica puede utilizar las antenas
existentes ya instaladas en la mayoría de los emplazamientos de las
células, incluyendo antenas sectoriales y omnidireccionales. Esta
función puede ahorrar significativamente los costes de instalación y
los costes de mantenimiento del Sistema de Localización Inalámbrica
frente a otros acercamientos que se han descrito en la técnica
anterior. Los receptores de señal digital de SCS
10-2 pueden conectarse a las antenas existentes de
dos formas, como se muestran en las Figuras 2B y 2C respectivamente.
En la Figura 2B, los receptores SCS 10-2 están
conectados a las multiacopladoras de emplazamientos de células o
divisores RF existentes. De esta forma, el SCS 10 utiliza el
preamplificador de ruido bajo existente del emplazamiento de la
célula, el filtro de pasobanda y la multiacopladora o el divisor
RF. Este tipo de conexión normalmente limita el SCS 10 para que
soporte la banda de frecuencia de una portadora única. Por ejemplo,
una portadora celular de lado A normalmente utilizará los filtros
de pasobanda para bloquear las señales de los clientes de la
portadora del lado B y viceversa.
En la Figura 2C, la trayectoria existente RF en
el emplazamiento de célula se ha interrumpido y un nuevo
preamplificador, filtro de pasobanda y el divisor RF se han añadido
como parte del Sistema de Localización Inalámbrica. El nuevo filtro
de pasobanda pasará múltiples y continuas bandas de frecuencia, como
las portadoras celulares de los lados A y B, que permitirán que el
Sistema de Localización Inalámbrica localice transmisores
inalámbricos utilizando ambos sistemas celulares pero utilizando
las antenas desde un emplazamiento de célula individual. En esta
configuración, el Sistema de Localización Inalámbrica utiliza
componentes RF que coinciden en cada emplazamiento de célula, de
manera que las respuestas de frecuencia y de fase sean idénticas.
Esto contrasta con los componentes RF existentes, que pueden ser de
diferentes fabricantes o utilizar diferentes números de modelos en
varios emplazamientos de las células. Hacer coincidir las
características de la respuesta de los componentes RF reduce una
posible fuente de error para el tratamiento de localización, aunque
el Sistema de Localización Inalámbrica tiene capacidad para
compensar estas fuentes de error. Por último, el nuevo
preamplificador instalado con el Sistema de Localización
Inalámbrica tendrá una figura de ruido muy bajo para mejorar la
sensibilidad del SCS 10 en el emplazamiento de célula. La figura de
ruido global de los receptores digitales SCS 10-2
está dominada por la figura de ruido de los amplificadores de ruido
bajo. Dado que el Sistema de Localización Inalámbrica puede
utilizar señales débiles en el tratamiento de la localización,
mientras que la estación base normalmente no puede procesar señales
débiles, el Sistema de Localización Inalámbrica puede beneficiarse
significativamente de un amplificador de ruido muy bajo y de alta
calidad.
Para mejorar la capacidad del Sistema de
Localización Inalámbrica con el fin de determinar con precisión el
TDOA para una transmisión inalámbrica, la fase frente a la respuesta
de frecuencia de los componentes RF del emplazamiento de la célula
se determinan en el momento de la instalación y se actualizan en
otros momentos determinados y posteriormente se almacenan en una
tabla en el Sistema de Localización Inalámbrica. Esto puede ser
importante porque, por ejemplo, los filtros de pasobanda y/o las
multiacopladoras utilizadas por algunos fabricantes tienen una fase
no linear e inclinada frente a una respuesta de frecuencia cerca del
borde del pasobanda. Si el borde del pasobanda está muy cerca o
coincide con el control de retorno o los canales de voz, entonces
el Sistema de Localización Inalámbrica haría mediciones incorrectas
de las características de fase de las señales transmitidas si el
Sistema de Localización Inalámbrica no corrigió las mediciones
utilizando las características guardadas. Esto resulta más
importante aún si una portadora ha instalado multiacopladoras y/o
filtros de pasobanda de más de un fabricante, porque las
características en cada emplazamiento pueden ser diferentes. Además
de medir la fase frente a la respuesta de frecuencia, otros factores
medioambientales pueden ocasionar cambios a la trayectoria RF antes
del ADC. Estos factores exigen la calibración ocasional y, a veces
periódica, en el SCS 10.
Además, o como alternativa al módulo receptor de
banda ancha, el SCS 10 también soporta una realización de banda
estrecha del módulo 10-2 receptor. En contraste con
el módulo receptor de banda ancha que pueden recibir
simultáneamente todos los canales RF en el uso de un sistema de
comunicaciones inalámbricas, el receptor de banda estrecha sólo
puede recibir uno o unos pocos canales RF a la vez. Por ejemplo, el
SCS 10 soporta un receptor de banda estrecha de 60 KHz para
utilizarlo en sistemas AMPS/TDMA, abarcando dos canales de 30 KHz
contiguos.
Este receptor sigue siendo un receptor digital,
tal como se describe para el módulo de banda ancha, sin embargo la
frecuencia sintetizadora y los circuitos de mezclado se utilizan
para sintonizar dinámicamente el módulo receptor a varios canales
RF en el comando. Esta sintonización dinámica puede ocurrir
normalmente en un milisegundo o menos y el receptor puede centrarse
en un canal específico RF siempre que se exija para recibir y
digitalizar datos RF para el tratamiento de localización.
El propósito del receptor de banda estrecha es
reducir el coste de aplicación de un Sistema de Localización
Inalámbrica del coste incurrido con los receptores de banda ancha.
Obviamente, hay alguna pérdida de rendimiento, pero la capacidad de
estos receptores múltiples permite que las portadoras inalámbricas
tengan más opciones de coste/resultados. Se han añadido funciones y
mejoras inventivas adicionales al Sistema de Localización
Inalámbrica para soportar este nuevo tipo de receptor de banda
estrecha. Cuando se utiliza el receptor de banda ancha, todos los
canales RF se reciben continuamente en todos los SCS 10 y, después
de la transmisión, el Sistema de Localización Inalámbrica puede
utilizar los DSP 10-3 (Figura 2) para seleccionar
dinámicamente cualquier canal RF de la memoria digital. Con el
receptor de banda estrecha, el Sistema de Localización Inalámbrica
debe asegurar a priori que los receptores de banda estrecha
en los emplazamientos de células múltiples se sintonizan
simultáneamente al mismo canal RF de forma que los receptores puedan
recibir y, simultáneamente, digitalizar y almacenar la misma
transmisión inalámbrica. Por esta razón, el receptor de banda
estrecha se utiliza generalmente sólo para localizar transmisiones
de canal de voz que pueden conocerse a priori por estar
realizando una transmisión. Dado que las transmisiones del canal de
control pueden ocurrir asincrónicamente en cualquier momento, el
receptor de banda estrecha no puede sintonizarse en el canal
correcto para recibir la transmisión.
Cuando se utilizan los receptores de banda
estrecha para localizar transmisiones de canal de voz AMPS, el
Sistema de Localización Inalámbrica tiene la capacidad para cambiar
temporalmente las características de modulación del transmisor
inalámbrico AMPS para asistir en el tratamiento de localización.
Esto puede resultar necesario porque los canales
de voz AMPS sólo están modulados con FM, además de un tono de
supervisión de bajo nivel conocido como SAT. Como se conoce en la
materia, el delimitador más bajo Cramer-Rao de la
modulación FM AMPS es significativamente inferior que la modulación
FSK codificada Manchester utilizada para los canales inversos y las
transmisiones "espacio-ráfaga" del canal de
voz. Además, los transmisores inalámbricos AMPS pueden estar
transmitiendo con una energía significativamente reducida si no hay
señal de entrada de modulación (es decir, nadie está hablando). Con
el fin de mejorar la localización mediante la mejora de las
características de modulación sin depender de la existencia o
amplitud de una señal moduladora de entrada, el Sistema de
Localización Inalámbrica puede ocasionar que un transmisor
inalámbrico AMPS transmita un mensaje
"espacio-ráfaga" en un momento de tiempo cuando
los receptores de banda estrecha en los múltiples SCS 10 se
sintonicen en el canal RF al que se enviará el mensaje. Esto se
describe posteriormente.
El Sistema de Localización Inalámbrica realiza
los siguientes pasos cuando se utiliza el módulo receptor de banda
estrecha (ver el organigrama de la Figura 2C-1):
- un primer transmisor inalámbrico se engancha
a priori para transmitir en un canal RF concreto;
- el Sistema de Localización Inalámbrica se
activa para hacer una estimación de la localización del primer
transmisor inalámbrico (la activación puede ocurrir interna o
externamente a través de una interfaz comando/respuesta);
- el Sistema de Localización Inalámbrica
determina el emplazamiento de la célula, sector, canal RF, ranura,
plantilla de código largo y clave de encripción (todos los elementos
de información pueden no ser necesarios para todos los protocolos
de interfaz de aire) actualmente en uso por el primer transmisor
inalámbrico el Sistema de Localización Inalámbrica sintoniza un
primer receptor de banda estrecha adecuado en un primer SCS 10
adecuado al canal RF y la ranura en el emplazamiento de célula y
sector designados, donde "adecuado" normalmente significa
disponible y colocado o en la proximidad más cercana;
- el primer SCS 10 recibe un segmento de tiempo
de datos RF, que normalmente oscilan desde unos pocos microsegundos
a decenas de milisegundos, desde el primer receptor de banda
estrecha y evalúa la potencia de la transmisión, SNR y las
características de la modulación;
- si la potencia de la transmisión o SNR es
inferior a un umbral predeterminado, el Sistema de Localización
Inalámbrica espera una longitud de tiempo predeterminado y luego
vuelve al tercer paso anterior (donde el Sistema de Localización
Inalámbrica determina el emplazamiento de la célula, sector,
etc.),
- si la transmisión es una transmisión de canal
de voz y la modulación es inferior a un umbral, entonces el Sistema
de Localización Inalámbrica manda al sistema de comunicaciones
inalámbricas que envíe un comando al primer transmisor inalámbrico
para provocar un "espacio-ráfaga" en el primer
transmisor inalámbrico;
- el Sistema de Localización Inalámbrica
solicita que el sistema de comunicaciones inalámbricas evite el
traspaso del transmisor inalámbrico a otro canal RF para una
longitud predeterminada de tiempo;
- el Sistema de Localización Inalámbrica recibe
una respuesta del sistema de comunicaciones inalámbricas indicando
el periodo de tiempo durante el cual el primer transmisor
inalámbrico evitará el traspaso y, si se ordena, el periodo de
tiempo durante el cual el sistema de comunicaciones inalámbricas
enviará una orden al primer transmisor inalámbrico para que
provoque un "espacio-ráfaga";
- el Sistema de Localización Inalámbrica
determina la lista de antenas que se utilizarán en el proceso de la
localización (el proceso de selección de antenas se describe más
abajo);
- el Sistema de Localización Inalámbrica
determina el sello de tiempo con la fecha más temprana del Sistema
de Localización Inalámbrica en donde los receptores de banda
estrecha conectados a las antenas seleccionadas están disponibles
para comenzar a recoger simultáneamente datos RF del canal RF que en
ese momento esté utilizando el primer transmisor inalámbrico;
- basado en el Sistema de Localización
Inalámbrica con el sello de tiempo con la fecha más temprana y los
periodos de tiempo en respuesta del sistema de comunicaciones
inalámbricas, el Sistema de Localización Inalámbrica manda a los
receptores de banda estrecha conectados a las antenas que se
utilizarán en tratamiento de la localización sintonizar el
emplazamiento de la célula, el sector y el canal RF actualmente en
uso por parte del primer transmisor inalámbrico y recibir datos RF
durante un periodo de espera determinado (basándose en el ancho de
banda de la señal, SNR y los requisitos de integración);
- los datos RF recibidos por los receptores de
banda estrecha se escriben en la memoria de puerto dual;
- el tratamiento de localización en los datos RF
se pone en marcha, como se describe en las Patentes números
5.327.144 y 5.608.410 y en las secciones de más abajo;
- el Sistema de Localización Inalámbrica
determina de nuevo el emplazamiento de célula, el sector, el canal
RF, ranura, la plantilla del código largo y la clave de encripción
actualmente en uso por el primer transmisor inalámbrico;
- si el emplazamiento, el sector, el canal RF,
la ranura, la plantilla de código largo y la clave de encripción
actualmente en uso por el primer transmisor inalámbrico ha cambiado
entre consultas (es decir, antes y después de recopilar datos
RF)
- el Sistema de Localización Inalámbrica cesa el
tratamiento de localización, provoca un mensaje de alerta avisando
que el tratamiento de localización falló debido a que el transmisor
inalámbrico cambió su condición de transmisión durante el periodo
de tiempo en que los datos RF se recibieron y vuelve a reiniciar el
proceso completo; el tratamiento de localización en los datos RF
recibidos se completa de acuerdo con los pasos descritos más
abajo.
La determinación de los elementos de información
incluidos en el emplazamiento de célula, sector, el canal RF, la
ranura, plantilla de código largo y la clave de encripción (todos
los elementos de información pueden no ser necesarios para todos
los protocolos de interfaz de aire) se suele obtener por el Sistema
de Localización Inalámbrica a través de una interfaz
comando/respuesta entre el Sistema de Localización Inalámbrica y el
sistema de comunicaciones inalámbricas.
El uso del receptor de banda estrecha en la
forma descrita anteriormente se conoce como sintonización aleatoria
porque los receptores pueden dirigirse a cualquier canal RF o
comando desde el sistema. Una ventaja de la sintonización al azar
es que las localizaciones se procesan sólo para aquéllos
transmisores inalámbricos para las que se activa el Sistema de
Localización Inalámbrica. Una ventaja de la sintonización aleatoria
es que varios factores de sincronización, incluyendo la interfaz
entre el sistema de comunicaciones inalámbricas y el Sistema
Inalámbrico de Localización y los tiempos de espera a la hora de
programar los receptores necesarios a través del sistema, pueden
limitar el flujo total del procesamiento de localización. Por
ejemplo, en un sistema TDMA, la sintonización aleatoria utilizada a
través del Sistema de Localización Inalámbrica limitará normalmente
el flujo de tratamiento de localización a aproximadamente 2.5
localizaciones por segundo por sector de emplazamiento de
célula.
Por tanto, el receptor de banda estrecha también
soporta otro modo, conocido como sintonización automática
secuencial que puede realizar el tratamiento de localización a un
flujo superior. Se podrá hacer referencia a las Figuras
2C-2, 2C-3 y 2C-4 en
relación con la explicación de más debajo de una aplicación modelo
de la sintonización secuencial o síncrona automática. Por ejemplo,
en un sistema TDMA, utilizando asunciones similares sobre el tiempo
de parada y el tiempo de preparación para el funcionamiento del
receptor de banda estrecha descrito anteriormente, la sintonización
secuencial puede conseguir un flujo de tratamiento de localización
de aproximadamente 41 localizaciones por segundo por sector de
emplazamiento de célula, lo que quiere decir que 395 canales RF de
TDMA pueden procesarse en aproximadamente 9 segundos. Esta tasa
aumentada puede conseguirse aprovechándose de, por ejemplo, los dos
canales RF contiguos que pueden recibirse simultáneamente,
procesando la localización en las tres ranuras TDMA en un canal RF
y eliminando la necesidad de sincronización con el sistema de
comunicaciones inalámbricas. Cuando el Sistema de Localización
Inalámbrica esté utilizando receptores de banda estrecha para la
sintonización secuencial, el Sistema de Localización Inalámbrica no
tiene conocimiento de la identidad del transmisor inalámbrico
porque el Sistema de Localización Inalámbrica no espera una
activación, ni tampoco el Sistema de Localización Inalámbrica
interroga al sistema de comunicaciones inalámbricas sobre la
información de identidad antes de recibir la transmisión. En este
método, el Sistema de Localización Inalámbrica hace una secuencia a
través de cada emplazamiento de célula, canal RF y ranura, realiza
el tratamiento de localización y comunica un registro de
localización que identifique un sello de tiempo un emplazamiento de
célula, canal RF, ranura y la localización. Posterior al informe de
registro de la localización, el Sistema de Localización Inalámbrica
y el sistema de comunicaciones inalámbricas hacen coincidir los
registros de localización con los datos del sistema de
comunicaciones inalámbricas indicando qué transmisores inalámbricos
se utilizaron en aquel momento y qué emplazamientos de células,
canales RF y ranuras fueron utilizados por cada transmisor
inalámbrico. Después, el Sistema de Localización Inalámbrica, puede
retener los registros de localización para los transmisores
inalámbricos de interés y desechar aquéllos registros de
localización para los transmisores restantes.
En resumen, como ilustra la Figura
2-C2, un método de sintonización secuencial
automática según la presente invención comprende los pasos de
secuenciación a través de cada emplazamiento de célula, canal RF y
ranura, realiza el tratamiento de localización y comunica un
registro de localización que identifica un sello de tiempo,
emplazamiento de célula, canal RF, ranura (por ejemplo, en un
sistema TDMA) y la localización. Posterior al informe de registro
de la localización, el Sistema de Localización Inalámbrica y el
sistema de comunicaciones inalámbricas hacen coincidir los
registros de localización con los datos del sistema de
comunicaciones inalámbricas indicando qué transmisores inalámbricos
se utilizaron en aquel momento y qué emplazamientos de células,
canales RF y ranuras empleó cada transmisor inalámbrico. Después,
el Sistema de Localización Inalámbrica, puede retener los registros
de localización para los transmisores inalámbricos de interés y
desechar aquéllos registros de localización para los transmisores
inalámbricos restantes.
\vskip1.000000\baselineskip
Los módulos 10-2 del receptor
digital SCS dan salida a un flujo de datos RF digitalizados con un
ancho de banda y una resolución de bits específicos. Por ejemplo,
una realización de 15 MHz del receptor de banda ancha puede dar
salida a una corriente de datos que contenga 60 millones de muestras
por segundo a una resolución de 14 bits por muestra. Esta corriente
de datos RF contendrá todos los canales RF utilizados por el sistema
de comunicaciones inalámbricas. Los módulos 10-3
DSP reciben la corriente de datos digitalizados y pueden extraer
cada canal individual RF a través del filtrado y la mezcla digital.
Los DSP también pueden reducir la resolución de bits después de la
orden del Sistema de Localización Inalámbrica, ya que se necesita
reducir los requisitos del ancho de banda entre el SCS 10 y el TLP
12. El Sistema de Localización Inalámbrica puede seleccionar
dinámicamente la resolución a la cual remitir los datos RF
digitalizados con la banda de base, basándose en los requisitos de
tratamiento para cada localización. Los DSP se utilizan para que
estas funciones reduzcan los errores sistémicos que pueden
producirse por mezclar y filtrar componentes analógicos. El uso de
DSP permite la coincidencia perfecta en el proceso entre cualquiera
de los dos SCS 10.
Un diagrama en bloque del módulo
10-3 DSP se muestra en la Figura 2D y el
funcionamiento del módulo DSP se ilustra en el organigrama de la
Figura 2E. Como se muestra en la Figura 2D, el módulo
10-3 DSP comprende los siguientes elementos: un par
de elementos DSP 10-3-1A y
10-3-1B referidos en conjunto como
"primer" DSP; serial a los convertidores paralelos
10-3-2; elementos de memoria de
puerto dual 10-3-3; un segundo DSP
10-3-4; un paralelo al conversor
serial; un amortiguador FIFO; un DSP
10-3-5 (incluyendo RAM) para la
detección, otro DSP 10-3-6 para la
desmodulación y otro DSP 10-3-7 para
la normalización y el control; y un generador de dirección
10-3-8. En una realización preferida
actualmente, el módulo 10-3 DSP recibe la corriente
de datos digitalizados de banda ancha (Figura 2E, paso S1) y
utiliza el primer DSP (10-3-1A y
10-3-1B) para extraer bloques de
canales (paso S2). Por ejemplo, un primer DSP programado para
funcionar como un receptor de caída digital puede extraer cuatro
bloques de canales, en donde cada bloque incluye al menos 1.25 MHz
de ancho de banda. Este ancho de banda puede incluir 42 canales de
AMPS o TDMA, 6 canales de GSM o 1 canal de CDMA. El DSP no requiere
que los bloques sean contiguos, ya que el DSP puede sintonizar
digitalmente cualquier grupo de canales RF con el ancho de banda de
la corriente de datos digitalizados de banda ancha. El DSP también
puede ejecutar la detección de energía de banda ancha o estrecha en
todos o cualquier canal en el bloque y comunicar los niveles de
potencia desde el canal al TLP 12 (paso S3). Por ejemplo, cada 10
ms, el DSP puede ejecutar la detección de energía de banda ancha y
crear un mapa espectral RF para todos los canales para todos los
receptores (ver paso S9). Dado que este mapa espectral puede
enviarse desde el SCS 10 al TLP 12 cada 10 ms a través del enlace
de comunicaciones conectando el SCS y el TLP 12, podría existir un
importante encabezado de datos. Por tanto, el DSP reduce el
encabezado de datos compresionando los datos en un número de niveles
finito. Normalmente, por ejemplo, 84 dB de rango dinámico exigiría
14 bits. En el proceso de compresión implantado por el DSP, los
datos se reducen, por ejemplo, a sólo 4 bits al seleccionar 16
importantes niveles espectrales RF y enviando al TLP 12. La
elección del número de niveles y, por tanto, el número de bits, y
también la representación de los niveles, puede ajustarse
automáticamente gracias al Sistema de Localización Inalámbrica.
Estos ajustes se realizan para maximizar el valor de la información
de los mensajes espectrales RF enviados a TLP 12 y también para
optimizar el uso del ancho de banda disponible en el enlace de
comunicaciones entre el SCS 10 y el TLP 12.
Después de la conversión, cada bloque de canales
RF (cada uno al menos de 1.25 MHz) se atraviesa de forma serial al
convertidor paralelo 10-3-2 y luego
se almacenará en una memoria digital de puerto dual
10-3-3 (paso S4). La memoria
digital es una memoria circular, lo que significa que el módulo DSP
comienza a escribir datos en la primera dirección de la memoria y
luego continúa secuencialmente hasta que se ha alcanzado la última
dirección de la memoria. Cuando se alcanza la última memoria, el DSP
vuelve a la dirección de la primera memoria y continúa escribiendo
datos secuencialmente en la memoria. Cada módulo DSP contiene
normalmente memoria suficiente para almacenar varios segundos de
datos para cada bloque de canales RF para soportar los tiempos de
latencia y puesta en espera en el tratamiento de localización.
En el módulo DSP, la dirección de la memoria en
la que los datos RF convertidos digitalizados se escriben en la
memoria es el sello tiempo utilizado a través del Sistema de
Localización Inalámbrica y al que se refiere el tratamiento de
localización a la hora de determinar TDOA. Para asegurar que los
sellos de tiempo se alienan en cada SCS 10 en el Sistema de
Localización Inalámbrica, el generador de dirección
10-3-8 recibe una señal de un pulso
por segundo desde el módulo 10-7 de distribución
reloj/generación de temporización (Figura 2).Periódicamente, el
generador de dirección en todos los SCS 10 en un Sistema de
Localización Inalámbrica se reestablecerán simultáneamente para una
dirección conocida. Esto permite el tratamiento de localización
reduzca o elimine los errores de temporización acumulados en el
registro de los sellos de tiempo para cada elemento de datos
digitalizado.
El generador de dirección
10-3-8 controla la lectura y la
escritura de la memoria digital de puerto dual
10-3-3. La escritura tiene lugar
continuamente ya que ADC continuamente muestra y digitaliza señales
RF y el primer DSP (10-3-1A y
10-3-1B) ejecuta continuamente la
función del receptor de caída digital. Sin embargo, la lectura se
produce a ráfagas cuando el Sistema de Localización Inalámbrica
exige datos para ejecutar el tratamiento de desmodulación y
localización. El Sistema de Localización Inalámbrica puede incluso
realizar el tratamiento de localización de forma recursiva sobre
una transmisión individual y, por tanto, exige acceso a los mismos
tiempos múltiples de datos. Para poder dar servicio a muchos
requisitos del Sistema de Localización Inalámbrica, el generador de
dirección permite que la memoria digital de puerto dual se lea a un
ritmo más rápido que al que se produce la escritura. Normalmente,
la lectura puede realizarse ocho veces más rápido que la
escritura.
El módulo DSP 10-3 utiliza un
segundo DSP 10-3-4 para leer los
datos de la memoria digital 10-3-3 y
luego realizar una segunda función del receptor de caída digital
para extraer los datos de banda base de los bloques de los canales
RF (paso S5). Por ejemplo, el segundo DSP puede extraer cualquier
canal sencillo de 30 KHz AMPS o TMDA de cualquier bloque de canales
RF que se hayan digitalizado y almacenado en la memoria. De igual
forma, el segundo DSP puede extraer cualquier canal GSM sencillo. El
segundo DSP no se exige para extraer un canal CDMA, ya que el ancho
de banda del canal ocupa el ancho de banda completo de los datos
almacenados. La combinación del primer DSP
10-3-1 A,
10-3-1B y el segundo DSP
10-3-4 permite que el módulo DSP
seleccione, almacene y recupere cualquier canal RF en un sistema de
comunicaciones inalámbricas. Un módulo DSP normalmente almacenará
cuatro bloques de canales. En un sistema de módulo dual AMPS/TDMA,
un módulo individual DSP puede controlar simultánea y continuamente
hasta 42 canales de control inversos analógicos, hasta 84 canales de
control digital y también se le puede pedir que supervise y
localice la transmisión por canal de voz. Una carcasa individual SCS
soportará normalmente hasta tres módulos 10-2 del
receptor (Figura 2), para cubrir los tres sectores de dos antenas
cada uno y hasta nueve módulos DSP (tres módulos DSP por receptor
permiten que un ancho de banda completo de 15 MHz se almacene
simultáneamente en la memoria digital). Por tanto, el SCS 10 es un
sistema muy modular que puede escalarse rápidamente para hacerlo
coincidir con cualquier tipo de configuración de emplazamiento de
célula y carga del tratamiento.
El módulo DSP 10-3 también
realiza otras funciones, incluyendo la detección automática de los
canales activos utilizados en cada sector (paso S6), la
desmodulación (paso S7) y el tratamiento de localización basado en
estación (paso S8). El Sistema de Localización Inalámbrica mantiene
un mapa activo del uso de los canales RF en un sistema de
comunicaciones inalámbricas (paso S9), el cual permite que el
Sistema de Localización Inalámbrica gestione los recursos del
tratamiento y recepción y que inicie rápidamente el tratamiento
cuando se haya producido una transmisión concreta de interés. El
mapa activo comprende una tabla mantenida dentro del Sistema de
Localización Inalámbrica que enumera para cada antena conectada a un
SCS 10 los canales primarios asignados a ese SCS 10 y los
protocolos utilizados en esos canales. Un canal primario es un canal
de control RF asignado o colocado en una estación base cercana cuya
estación base utiliza para las comunicaciones con transmisores
inalámbricas. Por ejemplo, en un típico sistema celular con
emplazamientos de células sectorizados, habrá una frecuencia de
canal de control RF asignada para utilizar en cada sector. Estas
frecuencias de canal de control se asignarían normalmente como
canales primarios para un SCS 10 colocado.
El mismo SCS 10 también puede asignarse para
supervisar los canales de control RF de otras estaciones base
cercanas como canales primarios, incluso si otros SCS 10 también
tienen asignado los mismos canales primarios. De esta forma, el
Sistema de Localización Inalámbrica aplica una redundancia de
desmodulación del sistema que asegure que cualquier transmisión
inalámbrica tiene una probabilidad infinitesimal de perderse. Cuando
se utiliza la función de redundancia de desmodulación, el Sistema
de Localización Inalámbrica, recibirá, detectará y desmodulará la
misma transmisión inalámbrica dos o más veces en más de un SCS
10.
El Sistema de Localización Inalámbrica incluye
medios para detectar cuándo se ha producido esta desmodulación
múltiple y para activar el tratamiento de localización sólo una vez.
Esta función conserva los recursos de procesado y comunicaciones
del Sistema de Localización Inalámbrico y se describe más abajo.
Esta capacidad de un SCS 10 individual para detectar y desmodular
las transmisiones inalámbricas que se producen en emplazamientos de
células no colocadas con el SCS permite que los operadores del
Sistema de Localización Inalámbrica desplieguen más eficientemente
las redes del Sistema de Localización Inalámbrica. Por ejemplo, el
Sistema de Localización Inalámbrica puede diseñarse para que
utilice menos SCS 10 que el sistema de comunicaciones inalámbricas
que estaciones base tiene el sistema de comunicaciones
inalámbricas.
En el Sistema de Localización Inalámbrica, los
canales primarios se introducen y se mantienen en la tabla
utilizando dos métodos: Programación directa y detección automática.
La programación directa incluye introducir datos del canal primario
en la tabla utilizando una de las interfaces de usuario del Sistema
de Localización Inalámbrica, como la Consola de Operaciones de Red
16 (Figura 1), o recibiendo los datos de asignación del canal del
Sistema de Localización Inalámbrica a la interfaz del sistema de
comunicaciones inalámbricas. Alternativamente, el módulo
10-3 DSP también hace funcionar un proceso de fondo
conocido como detección automática donde el DSP utiliza una
capacidad de tratamiento programada o de reserva para detectar
transmisiones en varios canales posibles de RF y luego intentar
desmodular esas transmisiones usando protocolos probables. El módulo
DSP puede confirmar entonces que los canales primarios programados
directamente son correctos y también puede detectar rápidamente los
cambios realizados a los canales en la estación base y enviar una
alerta al operador del Sistema de Localización Inalámbrica. El
módulo DSP realiza los siguientes pasos en una detección automática
(ver Figura 2E-1):
- para cada posible control y/o canal de voz que
pueda utilizarse en una zona de cobertura de SCS 10, se establecen
los contadores manuales de ocupación (paso
S7-1);
- al comienzo de un periodo de detección, todos
los contadores manuales de ocupación se ponen a cero (paso
S7-2);
- cada vez que ocurra una transmisión en un
canal RF especificado, y el nivel de potencia recibido esté por
encima de un umbral preestablecido, el contador manual de ocupación
para ese canal se aumenta (paso S7-3);
- cada vez que ocurre una transmisión en un
canal RF especificado y el nivel de potencia recibido es superior a
un segundo umbral preestablecido superior, el módulo DSP intenta
desmodular cierta parte de la transmisión utilizando un primer
protocolo preferido (paso S7-4);
- si la desmodulación tiene éxito, se aumentará
un segundo contador manual de ocupación para ese canal (paso
S7-5)
\newpage
- si la desmodulación no tiene éxito, el módulo
DSP intenta desmodular una parte de la transmisión utilizando un
segundo protocolo preferido (paso S7-6);
- si la desmodulación tiene éxito, se aumentará
un tercer contador manual de ocupación para ese canal (paso
S7-7);
- al final de periodo de detección, el Sistema
de Localización Inalámbrica lee todos los contadores manuales de
ocupación (paso S7-8); y
- el Sistema de Localización Inalámbrica asigna
canales primarios basados en los contadores manuales de ocupación
(paso S7-9).
El operador del Sistema de Localización
Inalámbrica puede revisar los contadores manuales de ocupación y la
asignación automática de los canales primarios y los protocolos de
desmodulación y anular cualquier ajuste que se realizó
automáticamente. Además, si la portadora inalámbrica puede utilizar
más de dos protocolos preferidos, entonces el módulo
10-3 DSP puede descargarse con software para
detectar los protocolos adicionales. La arquitectura del SCS 10,
sobre la base de los receptores 10-2 de banda ancha,
los módulos 10-3 DSP y el software descargable
permiten que el Sistema de Localización Inalámbrica soporte
múltiples protocolos de desmodulación en un único sistema. Existe
una significativa ventaja de coste para soportar múltiples
protocolos con el sistema sencillo, ya que sólo se exige un único
SCS 10 en el emplazamiento de célula. Esto contrasta con muchas
arquitecturas de la estación base, que pueden requerir diferentes
módulos transceptores para diferentes protocolos de modulación. Por
ejemplo, mientras que SCS 10 podría soportar AMPS, TDMA y CDMA
simultáneamente en el mismo SCS 10, no hay una estación base
actualmente disponible que pueda soportar esta funcionalidad.
La capacidad para detectar y desmodular
múltiples protocolos también incluye la capacidad para detectar
independientemente el uso de la autentificación en mensajes
trasmitidos sobre ciertos protocolos de la interfaz de aire. El uso
de los campos de autenticación en los transmisores inalámbricos
comenzó a ser común en los últimos años como medio para reducir
fallos en los sistemas de comunicación inalámbrica. Sin embargo, no
todos los transmisores inalámbricos han aplicado la autenticación.
Cuando se utiliza la autenticación, el protocolo suele insertar un
campo adicional en el mensaje trasmitido. Con frecuencia este campo
se inserta entre la identidad del transmisor inalámbrico y los
dígitos marcados en el mensaje trasmitido. Cuando se desmodula una
transmisión inalámbrica, el Sistema de Localización Inalámbrica
determina el número de campos en el mensaje trasmitido, y también el
tipo de mensaje (por ejemplo, el registro, origen, respuesta por
página, etc.). El Sistema de Localización Inalámbrica desmodula
todos los campos y si se hace presente algún campo extra, dando
consideración al tipo de mensaje transmitido, entonces el Sistema de
Localización Inalámbrica prueba la condición de activación en todos
los campos. Por ejemplo, si los dígitos marcados "911" aparecen
en el lugar adecuado de un campo, y éste está localizado bien en su
ubicación adecuada sin autenticación o bien en su lugar adecuado con
la autenticación, entonces el Sistema de Localización Inalámbrica
se activa normalmente. En este ejemplo, se requeriría que los
dígitos "911" aparecieran en una secuencia como "911" o
"*911" sin ningún otro dígito antes o ni después de la
secuencia. Esta funcionalidad reduce o elimina una activación falsa
producida por los dígitos "911" que aparecen como parte de un
campo de autenticación.
El soporte de protocolos de desmodulación
múltiple es importante para que el Sistema de Localización
Inalámbrica funcione correctamente porque el tratamiento de
localización puede activarse rápidamente cuando se haya marcado
"911". El Sistema de Localización Inalámbrica puede activar el
tratamiento de la localización utilizando dos métodos: el Sistema
de Localización Inalámbrica desmodulará independientemente las
transmisiones del canal de control y activarán el tratamiento de
localización utilizando cualquier número de criterios como los
dígitos marcados o el Sistema de Localización Inalámbrica puede
recibir activaciones de una fuente externa como el sistema de
comunicaciones inalámbricas de la portadora. Los inventores actuales
han hallado que la desmodulación independiente del SCS 10 desemboca
en el tiempo más rápido para activar, como se mide a partir del
momento en que un usuario inalámbrico pulsa el botón "SEND"
(enviar) o "TALK" (hablar) (o similar) en un transmisor
inalámbrico.
El módulo 10-5 de comunicaciones
y control, ilustrado en la Figura 2F, incluye memoria tampón de
datos 10-5-1, un controlador
10-5-2, memoria
10-5-3, CPU
10-5-4 y un chip de comunicaciones
T1/E1 10-5-5. El módulo tiene
muchas de las características descritas anteriormente en la Patente
número 5.608.410. Se han añadido varias mejoras en la presente
realización. Por ejemplo, el SCS 10 incluye ahora una capacidad
automática de reajuste remoto, incluso si la CPU en el módulo de
comunicaciones y control deja de ejecutar su software programado.
Esta capacidad puede reducir los costes de explotación del Sistema
de Localización Inalámbrica porque a lo técnicos no se les exige
viajar a un emplazamiento de célula para reajustar un SCS 10 si no
funciona con normalidad El circuito de reajuste remoto automático
funciona supervisando la interfaz de comunicaciones entre SCS 10 y
el TLP 12 para una secuencia concreta de bits. Esta secuencia de
bits es una secuencia que no se produce durante las comunicaciones
normales entre el SCS 10 y el TLP 12. Esta secuencia, por ejemplo,
puede estar formada por el patrón de todos los unos. El circuito de
reajuste funciona independiente de la CPU, aunque la CPU se haya
situado en un estado de no operativa, el circuito aún puede lograr
el restablecimiento de la SCS 10 y el retorno de la CPU a un estado
operativo.
Este módulo también tiene la capacidad de
registrar y comunicar una gran variedad de estadísticas y variables
utilizadas en la supervisión o diagnosticar el rendimiento del SCS
10. Por ejemplo, el SCS 10 puede supervisar el uso de la capacidad
en porcentaje de cualquier DSP u otro procesador en el SCS 10, así
como la interfaz de comunicaciones entre el SCS 10 y el TLP 12.
Estos valores se presentan periódicamente a AP 14 y NOC 16, y se
utilizan para determinar cuándo se requieren en el sistema recursos
adicionales de comunicaciones y de tratamiento. Por ejemplo, los
umbrales de alarma pueden establecerse en la NOC para indicar a un
operador si algún recurso está superando consistentemente el umbral
actual. El SCS 10 también puede controlar el número de veces que
los transmisores se han desmodulado con éxito y también el número de
fallos. Esto resulta útil para permitir a los operadores que
determinen si los umbrales de señal para la desmodulación se han
ajustado de forma óptima.
Este módulo, al igual que otros módulos, también
puede autocomunicar su identidad al TLP 12. Como se describe más
abajo, muchos SCS 10 pueden conectarse a un sencillo TLP 12.
Normalmente, las comunicaciones entre SCS 10 y TLP 12 se comparten
con comunicaciones entre estaciones base y MSC. A menudo resulta
difícil determinar exacta y rápidamente qué SCS 10 se han asignado
a un circuito concreto. Por tanto, el SCS 10 contiene una identidad
hard code, que se registra en el momento de la instalación.
El TLP 12 puede leer y verificar para determinar de manera positiva
qué SCS 10 ha asignado una portadora a cada uno de los diferentes
circuitos de comunicaciones.
Las comunicaciones de SCS a TLP soportan
múltiples mensajes, incluyendo: comandos y respuestas, descarga de
software, estado y latido de corazón, descarga de parámetros,
diagnóstico datos espectrales, datos de fase, desmodulación del
canal primario y datos RF. El protocolo de comunicaciones está
diseñado para optimizar el funcionamiento del Sistema de
Localización Inalámbrica reduciendo al mínimo el encabezado del
protocolo y éste incluye un plan de prioridad de mensajes. A cada
tipo de mensaje se le asigna una prioridad, y el SCS 10 y el TLP 12
pondrán en cola los mensajes por prioridad de tal manera que un
mensaje con una prioridad más alta se envíe antes que un mensaje
con prioridad más baja. Por ejemplo, los mensajes de desmodulación
generalmente se establecen con una prioridad alta porque el Sistema
de Localización Inalámbrica debe activar el tratamiento de
localización en determinados tipos de llamadas (es decir,
E9-1-1) sin retrasos. Aunque los
mensajes con la prioridad más alta se ponen en cola antes que los
mensajes con prioridad más baja, el protocolo generalmente no
anticipa un mensaje que ya está en tránsito. Es decir, un mensaje en
el proceso de ser enviado a través de SCS 10 a la interfaz de
comunicaciones TLP 12 se completará totalmente, pero entonces el
siguiente mensaje que se enviará será el mensaje con la prioridad
más alta con el sello de tiempo con la fecha de tiempo más temprana.
Con el fin de minimizar la espera de los mensajes con prioridad
alta, los mensajes largos, como los datos RF, se envían en
segmentos. Por ejemplo, los datos RF para una transmisión completa
AMPS de 100 milisegundos puede separarse en segmentos de 10
milisegundos. De esta forma, un mensaje con prioridad alta puede
estar en la cola entre segmentos de datos RF.
La arquitectura del SCS 10 está basada
sólidamente en tecnologías digitales que incluyen un receptor
digital y los procesadores de señal digital. Cuando se han
digitalizado las señales RF, la temporización, la frecuencia y las
diferencias de fase pueden controlarse cuidadosamente en los
distintos procesos. Más importante aún, cualquier temporización,
frecuencia y las diferencias de fase pueden ser perfectamente
combinados entre los distintos receptores y varios SCS 10
utilizados en el Sistema de Localización Inalámbrica. Sin embargo,
antes del ADC, las señales RF pasan a través de varios componentes
RF, incluyendo antenas, cables, amplificadores de ruido bajo,
filtros, duplexores, multi-acopladoras y divisores
RF. Cada uno de estos componentes RF tienen características
importantes para el Sistema de Localización Inalámbrica, incluyendo
retardo y fase frente a respuesta de frecuencia. Cuando los
componentes analógicos y RF se adaptan perfectamente entre los pares
de SCS 10, como SCS 10A y SCS 10B en la Figura 2G, entonces los
efectos de estas características se eliminan automáticamente en el
tratamiento de la localización. Pero cuando las características de
los componentes no coinciden, entonces el tratamiento de la
localización puede incluir de forma inadvertida errores
instrumentales derivados de esta falta de coincidencia. Además,
muchos de estos componentes de RF pueden experimentar inestabilidad
con la potencia, tiempo, temperatura u otros factores que pueden
añadir errores instrumentales en la determinación de la
localización. Por esa razón se han desarrollado varias técnicas
inventivas a fin de calibrar los componentes RF en el Sistema de
Localización Inalámbrica y supervisar el rendimiento del Sistema de
Localización Inalámbrica de forma regular. Posterior a la
calibración, el Sistema de Localización Inalámbrica almacena los
valores de estos retardos y fases frente a la respuesta de
frecuencia (es decir, por número de canal de RF) en una tabla en el
Sistema de Localización Inalámbrica utilizada para corregir estos
errores instrumentales. Más abajo se hace referencia a las Figuras
2G-2J de más abajo para explicar estos métodos de
calibración.
Con referencia a la Figura 2G, la estabilidad de
la temporización del Sistema de Localización Inalámbrica se mide a
lo largo de las líneas base, donde cada línea de base se compone de
dos SCS, 10A y 10B, y una línea imaginaria (A - B) dibujada entre
ellas.
En un tipo de Sistema de Localización
Inalámbrica TDOA/FDOA, las localizaciones de transmisores
inalámbricos se calculan midiendo las diferencias en los tiempos
que cada SCS 10 registra para la llegada de la señal de un
transmisor inalámbrico. Por tanto, es importante que las diferencias
en los tiempos medidas por los SCS 10 a lo largo de cualquier línea
de base 10 se atribuyan mayormente al tiempo de transmisión de la
señal del transmisor inalámbrico y mínimamente a las variaciones en
los componentes RF y analógicos de los propios SCS 10. Para cumplir
los objetivos de precisión del Sistema de Localización Inalámbrica,
la estabilidad temporal de cualquier de par de SCS 10 se mantiene a
mucho menos de 100 nanosegundos RMS (valor cuadrático medio). Por
tanto, los componentes del Sistema de Localización Inalámbrica
contribuirán en menos de 100 pies (aproximadamente 30,5 metros) de
RMS de error de instrumentación en la estimación de la localización
de un transmisor inalámbrico. Parte de este error se atribuye a la
ambigüedad de la señal utilizada para calibrar el sistema. Esta
ambigüedad puede determinarse a partir de la conocida ecuación de
límite inferior de Cramer-Rao. En el caso de un
canal de control inverso AMPS, este error es aproximadamente de 40
nanosegundos RMS. El resto de la carga del error se asigna a los
componentes del Sistema de Localización Inalámbrica, principalmente
a los componentes analógicos y RF en el SCS 10.
En el método de calibración externa, el Sistema
de Localización Inalámbrica utiliza una red de trasmisores de
calibración cuyas características de señal coinciden con los
transmisores inalámbricos objetivos. Estos transmisores de
calibración pueden ser teléfonos inalámbricos ordinarios que emiten
señales de registro periódico y/o señales de respuesta de página.
Cada línea de base utilizable
SCS-a-SCS se calibra preferente y
periódicamente utilizando un transmisor de calibración con un
trayecto claro y sin obstáculos para ambos SCS 10 asociados con la
línea base. La señal de calibración se procesa de forma idéntica a
la señal desde un transmisor inalámbrico objetivo. Dado que los
valores TDOA se conocen a priori, cualquier error en los
cálculos se debe a los errores sistémicos del Sistema de
Localización Inalámbrica. Estos errores sistémicos pueden eliminarse
en los siguientes cálculos de localización para los transmisores
objetivo.
La Figura 2G ilustra el método de calibración
externa para minimizar los errores de temporización. Como se
muestra, un primer SCS 10A en el punto "A" y un segundo SCS 10A
en el punto "B" tienen una línea de base asociada
A-B. Una señal de calibración emitida en un tiempo
T_{0} por un transmisor de calibración en el punto "C"
alcanzará teóricamente el primer SCS 10A en el tiempo
T_{0}+T_{AC}. T_{AC} es una medida de la cantidad de tiempo
exigido para que la señal de calibración viaje desde la antena en el
trasmisor de calibración a la memoria digital de puerto dual en un
receptor digital. Del mismo modo, la señal de calibración alcanzará
el segundo SCS 10B en un tiempo teórico T_{0} + T_{BC}. Sin
embargo, normalmente, la señal de calibración no alcanzará la
memoria digital ni los componentes del tratamiento de la señal
digital de los correspondientes SCS 10 en los tiempos correctos y
exactos. Más bien, habrá errores e1 y e2 en la cantidad de tiempo
(T_{AC}, T_{BC}) que tarda la señal de calibración en
propagarse desde el transmisor al SCS 10, respectivamente, de tal
forma que los tiempos exactos de llegada son realmente T_{0} +
T_{AC} + e1 y T_{0}+ T_{BC} + e2. Tales errores se deben en
cierta medida a los retardos en la propagación de la señal a través
del aire, es decir, desde la antena del transmisor de calibración a
las antenas SCS. Sin embargo, los errores se deben principalmente a
las características de variación del tiempo en los componentes
frontales del SCS. Los errores e1 y e2 no pueden determinarse
per se debido a que el sistema no conoce el tiempo exacto
(T_{0}) en que se transmitió la señal. Sin embargo, el sistema
puede determinar el error en la diferencia en el tiempo de
llegada de la señal de calibración en los correspondientes SCS 10
de cualquier par dado de SCS 10. Este valor de error TDOA se define
como la diferencia entre el valor medido TDOA y el valor teórico
TDOA \tau_{0}, en donde \tau_{0} es la diferencia teórica
entre los valores de retardo teórico T_{AC} y T_{BC}. Los
valores teóricos TDOA para cada par de SCS y cada transmisor de
calibración se conocen porque las posiciones de los SCS 10 y el
transmisor de calibración y la velocidad a la que se propaga la
señal de calibración son conocidas. La línea de base medida TDOA
(TDOA_{A}-_{B}) puede representarse como
TDOA_{A-B} = \tau_{0} + \epsilon, en donde
\epsilon = e1 - e2. De manera similar, una señal de calibración
desde un segundo transmisor de calibración en el punto "D"
tendrá errores asociados e3 y e4. El último valor de \epsilon que
se reste de las mediciones de TDOA para un transmisor objetivo será
una función (por ejemplo media ponderada) de los valores \epsilon
derivados para uno o más transmisores de calibración. Por tanto, una
medición dada TDOA (TDOA_{medido}) para un par de SCS 10 en los
puntos "X" e "Y" y un transmisor inalámbrico objetivo a
una localización desconocida se corregirá de la siguiente
manera:
TDOA_{X-Y} =
TDOA_{medido} - \epsilon \epsilon =
k1\epsilon1+k2\epsilon2+....kN\epsilonN,
\epsilon
donde k1, k2, etc. son factores de
ponderación y \epsilonl, \epsilon2, etc. son los errores
determinados al restar los valores medidos TDOA de los valores
teóricos para cada transmisor de calibración. En este ejemplo, el
valor de error \epsilon1 puede ser el valor de error asociado con
el transmisor de calibración en el punto "C" del dibujo. Los
factores de ponderación los determina: el operador del Sistema de
Localización Inalámbrica y una entrada en las tablas de
configuración de cada línea de base. El operador tendrá en cuenta la
distancia de cada transmisor de calibración hasta los SCS 10 en los
puntos "X" e "Y", la línea de visión empíricamente
determinada de cada uno de los trasmisores de calibración a los SCS
10 en los puntos "X" e "Y" y la contribución que cada SCS
"X" e "Y" habrían hecho en una estimación de localización
de un trasmisor inalámbrico que pudiera estar localizado en las
proximidades de cada transmisor de calibración. En general, los
transmisores de calibración que están más cerca de los SCS 10 en los
puntos "X" e "Y" se ponderarán más altos que los
transmisores de calibración más alejados y los transmisores de
calibración con mejor línea de visión a los SCS 10 en los puntos
"X" e "Y" se ponderarán más alto que los transmisores de
calibración con peor línea de
visión.
Cada componente de error e1, e2 etc y, por
tanto, el componente del error resultante \epsilon puede variar
amplia y desordenadamente con el tiempo porque algún error del
componente se deba al reflejo de trayectos múltiples desde el
transmisor de calibración a cada SCS 10. El reflejo de trayectos
múltiples depende mucho del trayecto y, por tanto, puede variar de
medición a medición y de un trayecto a otro. No es objeto de este
método determinar el reflejo de trayectos múltiples para estos
trayectos de calibración, sino más bien determinar la porción de
errores que son atribuibles a los componentes de los SCS 10. Por
tanto, normalmente, los valores de error e1 y e3 tendrán un
componente común ya que se refieren al mismos primer SCS 10 A. Del
mismo modo, los valores de error e2 y e4 también tendrán un
componente común ya que se refieren al segundo SCS 10B. Se sabe que
mientras los componentes de trayectos múltiples pueden variar
ampliamente, los errores de los componentes variarán lentamente, y
en general variarán de manera sinusoidal. Por tanto, en el método de
calibración externa, los valores de error \epsilon se filtran
utilizando un filtro ponderado basado en el tiempo que disminuye el
peso de los componentes de trayectos múltiples que varían
desordenadamente mientras se preservan los componentes de error de
cambios relativamente lentos atribuidos a los SCS 10. Tal filtro
modelo utilizado en el método de calibración externa es el filtro
Kalman.
El periodo entre las transmisiones de
calibración varía dependiendo de los ritmos de desviación de error
determinados para los componentes SCS. El periodo del ritmo de
desviación debe ser mucho más largo que el periodo del intervalo de
calibración. El Sistema de Localización Inalámbrica supervisa el
periodo del ritmo de desviación para determinar continuamente el
ritmo de cambio y periódicamente puede ajustar el intervalo de
calibración, si se necesita. Normalmente, el ritmo de calibración
para un Sistema de Localización Inalámbrica como el que se muestra
en la presente invención está entre 10 y 30 minutos. Esto se
corresponde bien con el típico periodo de tiempo para el ritmo de
registro en un sistema de comunicaciones inalámbricas. Si el Sistema
de Localización Inalámbrica determinara que el intervalo de
calibración debe ajustarse a un ritmo más rápido que el ritmo de
registro del sistema de comunicaciones inalámbricas, entonces el AP
14 (Figura 1) forzaría automáticamente que el transmisor de
calibración trasmitiera paginando el trasmisor en el intervalo
prescrito.
Cada transmisor de calibración es
individualmente dirigible y, por tanto, el intervalo de calibración
asociado con cada transmisor de calibración puede ser
diferente.
Dado que los transmisores de calibración
utilizados en el método de calibración externa son teléfonos
estándar, el Sistema de Localización Inalámbrica debe tener un
mecanismo para distinguir estos teléfonos de otros transmisores
inalámbricos que se localizan para varios fines de la aplicación. El
Sistema de Localización Inalámbrica conserva una lista de
identidades de los transmisores de calibración, normalmente en el
TLP 12 y en el AP 14. En un sistema celular, la identidad del
transmisor de calibración puede ser el Número de Identidad Móvil o
MIN. Cuando el trasmisor de calibración hace una transmisión, la
transmisión la recibe cada SCC 10 y la desmodula el correspondiente
SCS 10. El Sistema de Localización Inalámbrica compara la identidad
de la transmisión con una lista de tareas de identidades
previamente almacenada de todos los transmisores de calibración. Si
el Sistema de Localización Inalámbrica determina que la transmisión
fue una transmisión de calibración, entonces el Sistema de
Localización Inalámbrica inicia el proceso de calibración
externa.
Además del método de calibración externa, es
objeto de la presente invención calibrar todos los canales del
receptor digital de banda ancha utilizados en el SCS 10 de un
Sistema de Localización Inalámbrica. El método de calibración
externa calibrará normalmente sólo un único canal de los múltiples
canales utilizados por el receptor digital de banda ancha. Esto se
debe a que los transmisores de calibración fija escanearán
normalmente el canal de control con la potencia más alta, que
normalmente será el mismo canal de control cada vez. Sin embargo,
la función de transferencia de un receptor digital de banda ancha,
junto con los otros componentes asociados, no permanecerá
perfectamente constante y variarán con el tiempo y la temperatura.
Por tanto, incluso aunque el método de calibración externa pueda
calibrar con éxito un canal individual, no hay seguridad de que los
canales restantes también se calibren.
El método de calibración interna, representado
en el organigrama de la Figura 2H, es especialmente adecuado para
la calibración de un sistema individual de un primer receptor (es
decir, SCS 10) que se caracteriza por una función de transferencia
de variación-frecuencia y tiempo, en donde la
función de la transferencia define cómo la amplitud y la fase de
una señal recibida será alterada por el sistema receptor y éste se
utiliza en un sistema de localización para determinar la locación
de un transmisor inalámbrico mediante, en parte, determinar una
diferencia en el tiempo de llegada de una señal transmitida por el
transmisor inalámbrico y recibida por el sistema receptor a ser
calibrado y otro sistema receptor, y en donde la precisión de la
estimación de la localización dependerá, en parte, de la precisión
de las mediciones TDOA realizadas por el sistema.
Un ejemplo de una función de transferencia AMPS
RCC se ilustra en la Figura 2I1, que ilustra cómo la fase de la
función de la transferencia varía en los 21 canales de control
abarcando 630 KHz.
Con referencia a la Figura 2H, el método de
calibración interna incluye los pasos de desconexión temporal y
electrónicamente de la antena empleada por un sistema receptor desde
el sistema receptor (paso S-20); inyectar una señal
de banda ancha generada internamente con características de señal
estables y conocidas en el primer sistema receptor (paso
S-21); utilizar la señal de banda ancha generada
para obtener una estimación de la forma en que la función de la
transferencia varía en todo el ancho de banda del primer sistema
receptor (paso S-22); y utilizar la estimación para
mitigar los efectos de la variación de la primera función de
transferencia en las mediciones de frecuencia y tiempo realizados
por el primer sistema receptor (paso S-23). Un
ejemplo de una señal de banda ancha estable utilizada para la
calibración interna es una señal de peine, que está compuesta por
elementos de frecuencia de igual amplitud, individual y múltiple en
un espaciado conocido, como 5 KHz. Un ejemplo de dicha señal se
muestra en la Figura 2I.
La antena debe desconectarse temporalmente
durante el proceso de calibración interna para evitar que señales
externas entren en el receptor de banda ancha y garanticen que el
receptor sólo está recibiendo una señal de banda ancha estable. La
antena se desconecta electrónicamente sólo para unos cuantos
milisegundos para minimizar la posibilidad de perder demasiada
señal de un transmisor inalámbrico. Además, la calibración interna
se ejecuta normalmente después de que la calibración externa reduzca
la posibilidad de que cualquier componente del SCS 10 se desvíe
durante el intervalo entre la calibración interna y externa. La
antena se desconecta desde el receptor de banda ancha utilizando
dos relés de RF controlados electrónicamente (no se muestran). Un
relé de RF no puede proporcionar un aislamiento perfecto entre la
salida y la entrada incluso en la posición de "off" (apagado),
pero puede proporcionar hasta 70 dB de aislamiento. Pueden
utilizarse dos relés en serie para aumentar la cantidad de
aislamiento y para asegurar además que ninguna señal se fuga desde
la antena al receptor de banda ancha durante la calibración. De
manera similar, cuando la función de la calibración interna no se
está utilizando, la señal de la calibración interna se apaga y los
dos relés RF también se apagan para evitar la fuga de las señales
de calibración interna en el receptor de banda ancha cuando el
receptor esté recogiendo señales de los transmisores
inalámbricos.
El método de calibración externa proporciona una
calibración absoluta de un canal individual y el método de
calibración interna calibra entonces cada otro canal relativo al
canal que se ha calibrado absolutamente. La señal de peine se
ajusta particularmente como una señal de banda ancha porque puede
generarse fácilmente utilizando una réplica almacenada de la señal
y un conversor de digital a analógico.
El método de calibración externa descrito a
continuación puede utilizarse en relación con un sistema receptor
SCS 10 caracterizado por una función de transferencia de variación
de frecuencia y tiempo, que preferentemente incluye las antenas,
filtros, amplificadores, duplexores, multiacopladoras, divisores y
cableado asociado con el sistema receptor SCS. El método incluye el
paso de transmitir una señal de calibración de banda ancha conocida
y estable desde un transmisor externo. La señal de calibración de
banda ancha se utiliza entonces para estimar la función de la
transferencia en un ancho de banda determinado del sistema receptor
SCS. La estimación de la función de la transferencia se utiliza
posteriormente para mitigar los efectos de la variación de la
función de la transferencia en las posteriores mediciones TDOA/FDOA.
La transmisión externa es preferentemente de corta duración y de
baja potencia para evitar interferencias con el sistema de
comunicaciones inalámbricas que aloja el Sistema de Localización
Inalámbrica.
En el método preferido, el sistema receptor SCS
está sincronizado con el transmisor externo. Dicha sincronización
puede ejecutarse utilizando unidades de temporización GPS. Además,
el sistema receptor puede programarse para recibir y procesar todo
el ancho de banda de la señal de calibración sólo en el momento en
que se envía la señal de calibración. El sistema receptor no
ejecutará el proceso de calibración en ningún momento salvo cuando
sea en la sincronización con transmisiones de calibración externa.
Además, un enlace de comunicaciones inalámbricas se utiliza entre
el sistema receptor y el transmisor de calibración externa para
intercambiar comandos y respuestas. El transmisor externo puede
utilizar una antena direccional para dirigir la señal de banda ancha
sólo en las antenas del sistema receptor SCS. Dicha antena
direccional puede ser una antena Yagi (es decir, antena de
radiación longitudinal lineal). El método de calibración incluye
preferentemente hacer la transmisión externa sólo cuando la antena
direccional se apunta a las antenas de sistema receptor y el riesgo
de reflejo de trayectos múltiples es bajo.
Otro aspecto de la presente invención concierne
a un método de calibración a corregir para las polarizaciones de
estación en un sistema receptor SCS. La "polarización de
estación" se define como un retardo finito entre el momento en
que una señal RF desde un transmisor inalámbrico alcanza la antena y
cuando la misma señal alcanzó el receptor de banda ancha. El método
inventivo incluye el paso de medir la longitud del cable desde las
antenas a los filtros y determinar los correspondientes retardos
asociados con la longitud del cable. Además, el método incluye
inyectar una señal conocida en el filtro, duplexor, multiacopladora
o el divisor RF y medir el retardo y la respuesta de fase frente a
la respuesta de frecuencia desde la entrada de cada dispositivo al
receptor de banda ancha. Los valores de retardo y fase se combinan
y se utilizan entonces para corregir las posteriores mediciones de
la localización. Cuando se utilizan con la generación de
temporización basada en GPS descrita anteriormente, el método
incluye preferentemente corregir las longitudes del cable GPS.
Además, una señal de referencia generada externamente se utiliza
preferentemente para controlar los cambios en la polarización de la
estación que pueda surgir debido al envejecimiento y las
condiciones climatológicas. Por último, la polarización de la
estación por medio del canal RF para cada sistema receptor en el
Sistema de Localización Inalámbrica se almacena preferentemente de
manera tabular en el Sistema de Localización Inalámbrica para
utilizarlo a la hora de corregir el posterior tratamiento de
localización.
El Sistema de Localización Inalámbrica utiliza
métodos similares a la calibración para supervisar el rendimiento
de una manera regular y continuada. Estos métodos se muestran en los
diagramas de la Figura 2K y 2L. Se emplean dos métodos para
supervisar el rendimiento: Teléfonos fijos y drive testing
(ensayo de pruebas) de los puntos estudiados. El método de teléfono
fijo comprende los siguientes pasos (ver Figura 2K):
- transmisores inalámbricos estándar que están
permanentemente colocados en varios puntos dentro de una zona de
cobertura del Sistema de Localización Inalámbrica (estos se conocen
como teléfonos fijos) (paso S-30);
- los puntos donde se han colocado los teléfonos
fijos son estudiados de manera que su localización sea exactamente
conocida dentro de una distancia determinada, por ejemplo, diez pies
(3 metros aproximadamente) (paso S-31);
- las localizaciones estudiadas no se guardan en
la tabla AP 14 (paso S-32);
- los teléfonos fijos pueden registrarse en el
sistema de comunicaciones inalámbricas al ritmo e intervalo
establecido por el sistema de comunicaciones inalámbricas para todos
los transmisores inalámbricos del sistema (paso
S-33);
- en cada transmisión de registro de un teléfono
fijo, el Sistema de Localización Inalámbrica localiza el teléfono
fijo utilizando el tratamiento normal de la localización (como con
los transmisores de calibración, el Sistema de Localización
Inalámbrica puede identificar una transmisión desde un teléfono fijo
y almacenando las identidades en una tabla) (paso
S-34);
- el Sistema de Localización Inalámbrica computa
un error entre la localización calculada determinada por el
tratamiento de la localización y la localización almacenada
determinada por el estudio (paso S-35).
- la localización, el valor del error y otros
parámetros medidos se almacenan junto con un sello de tiempo en una
base de datos en el AP 14 (paso S-36);
- el AP 14 supervisa el error del instante y
otros parámetros medidos (a los que en conjunto se les denomina
registro de localización ampliada) y, además, computa varios valores
estadísticos de errores y otros parámetros medidos (paso
S-37); y
- si alguno de los errores o valor del error
supera un umbral previamente determinado o un valor estadístico
histórico, instantáneamente o después de realizar un filtrado
estadístico sobre un número prescrito de estimaciones de
localización, el AP 14 envía una señal de alarma al operador del
Sistema de Localización Inalámbrica (paso
S-38).
El registro de localización extendida incluye un
gran número de parámetros medidos útilmente para analizar el
instante y el rendimiento histórico del Sistema de Localización
Inalámbrica. Estos parámetros incluyen: El canal de RF utilizado
por el transmisor inalámbrico, los puertos de la antena utilizados
por el Sistema de Localización Inalámbrica para desmodular la
transmisión inalámbrica, los puertos de la antena desde los cuales
el Sistema de Localización Inalámbrica solicitó los datos RF, la
fuga, media y variación en la potencia de la transmisión sobre el
intervalo utilizado para el tratamiento de la localización, el SCS
10 y el puerto de la antena elegido como referencia para el
tratamiento de la localización, el valor de correlación desde la
correlación de espectros cruzados entre cada dos SCS 10 y la antena
utilizada en el tratamiento de la localización y la referencia SCS
10 y la antena, el valor del retardo para cada línea de base, los
parámetros de mitigación de trayectos múltiples y los valores
residuales que permanezcan después de los cálculos de mitigación de
trayectos múltiples. Cualquiera de estos parámetros medidos puede
ser supervisado por el Sistema de Localización Inalámbrica para los
fines que determinan cómo está actuando el Sistema de Localización
Inalámbrica Un ejemplo del tipo de supervisión realizada por el
Sistema de Localización Inalámbrica puede ser la variación entre el
valor del instante de la correlación en una línea de base y el
rango histórico del valor de correlación. Otro puede ser la
variación entre el valor del instante de la potencia recibida en una
antena particular y el rango histórico de la potencia recibida.
Muchos otros valores estadísticos pueden calcularse y esta lista no
es exhaustiva.
El número de teléfonos fijos colocados en la
zona de cobertura del Sistema de Localización Inalámbrica puede
determinarse basándose en la densidad de los emplazamientos de
células, la dificultad del campo y la ordenación histórica en la
que el sistema de comunicaciones inalámbricas han funcionado en la
zona.
Normalmente el ratio es aproximadamente un
teléfono fijo por cada seis emplazamientos de células, sin embargo,
en algunas zonas puede exigirse un ratio de uno a uno. Los teléfonos
fijos proporcionan un medio continuo para supervisar el rendimiento
del Sistema de Localización Inalámbrica, así como la supervisión de
cualquier cambio en el plan de frecuencias que la portadora pueda
haber realizado. Muchas veces, los cambios en el plan de frecuencia
causarán una variación en la supervisión del Sistema de Localización
Inalámbrica y los resultados de la supervisión de los teléfonos
fijos proporcionan una indicación inmediata al operador del Sistema
de Localización Inalámbrica.
El drive testing de los puntos estudiados
es muy similar a la supervisión con teléfono fijo. Los teléfonos
fijos normalmente pueden localizarse en sitios interiores donde está
disponible el acceso a la red eléctrica (es decir, los teléfonos
siempre deben estar conectados a la red para ser efectivos). Para
obtener una medición más completa del rendimiento de la
localización, también se realiza el drive testing de puntos
de ensayo en el exterior. Con referencia a la Figura 2L, como con
los teléfonos fijos, los puntos de ensayos prescritos en toda la
zona de cobertura del Sistema de Localización Inalámbrica se
estudian un espacio de diez pies (30 metros aproximadamente) (paso
S-40). Cada punto del ensayo se asigna a un código,
en donde el código consiste de o bien un "*" o un "#"
seguido por un número de secuencia (paso S-41). Por
ejemplo "*1001" hasta "1099" puede ser una secuencia de
99 códigos utilizados para los puntos de ensayo. Estos códigos deben
ser secuencias, que cuando se marcan, no significan nada para el
sistema de comunicaciones inalámbricas (es decir, los códigos no
causan una función ni se produce ninguna otra traducción en el MSC,
salvo para interceptar un mensaje). El AP 14 almacena el código
para cada punto de ensayo junto con la localización estudiada (paso
S-42). Posterior a estos pasos iniciales, cualquier
transmisor inalámbrico que marque cualquiera de los códigos puede
activarse y localizarse utilizando el tratamiento de la
localización (pasos S-43 y S-44). El
Sistema de Localización Inalámbrica computa automáticamente un
mensaje de error entre la localización calculada determinada por el
tratamiento de la localización y la localización determinada por el
estudio y la localización y el valor del error se almacenan junto
con un sello de tiempo en una base de datos en el AP 14 (pasos 45 y
S-46). El AP 14 supervisa el error instantáneo y
también varios valores estadísticos históricos del error. Si los
valores del error superan un umbral previamente determinado o un
valor estadístico histórico, instantáneamente o después de realizar
un filtrado estadístico sobre un número prescrito de estimaciones de
localización, el AP 14 envía una señal de alarma al operador del
Sistema de Localización Inalámbrica (paso S-47).
El TLP 12, ilustrado en las Figuras 1, 1A y 3 es
un sistema de tratamiento de señal digital centralizado que
gestiona muchos aspectos del Sistema de Localización Inalámbrica,
especialmente los SCS 10 y proporciona control sobre el tratamiento
de la localización. Debido a que el tratamiento de localización es
DSP intensivo, una de las principales ventajas del TLP 12 es que los
recursos DSP pueden compartirse entre el tratamiento de
localización iniciado por las transmisiones en cualquiera de los SCS
10 en un Sistema de Localización Inalámbrica. Esto es, el coste
adicional de los DSP en los SCS 10 se reduce tendiendo el recurso
disponible centralmente. Como se muestra en la Figura 3, existen
tres componentes principales del TLP 12: módulos
12-1 DSP, módulos 12-1 de
comunicaciones T1/E1 y módulo 12-3 del
controlador.
Los módulos 12-2 de
comunicaciones T1/E1 proporcionan la interfaz de las comunicaciones
a los SCS 10 (T1 y E1 son velocidades de comunicaciones estándar
disponibles en todo el mundo). Cada SCS 10 se comunica con un TLP
12 utilizando uno o más DS0 (que son normalmente de 56 Kbps o 64
Kbps). Cada SCS 10 se conecta normalmente a un circuito fraccional
de T1 o E1 utilizando, por ejemplo, una unidad de caída o inserción
o banco de canal en el emplazamiento de la célula. Frecuentemente,
este circuito se comparte con la estación base, que se comunica con
el MSC. En el emplazamiento central, los DS0 asignados a la estación
base se separan de los DS0 asignados al SCS 10. Esto se realiza
normalmente de manera externa al TLP 12 utilizando un acceso digital
y un sistema de control (DACS) 13 A que no sólo separa los DS0 sino
que también prepara a los DS0 de múltiples SCS 10 en T1 completos o
circuitos E1. Estos circuitos se conectan posteriormente desde los
DACS 13A a los DACS 13B y luego al módulo de comunicaciones T1/E1
Una carcasa individual TLP puede soportar uno o más módulos de
comunicaciones T1/E1.
Los módulos 12-1 DSP
proporcionan un recurso combinado para el tratamiento de la
localización. Un módulo individual contiene normalmente de dos a
ocho procesadores de señal digital, cada uno de ellos están
disponibles de igual forma para el tratamiento de localización. Se
soportan dos tipos de procesos de localización: con base central y
con base en la estación, los cuales se describen en detalle más
abajo. El controlador 12-3 TLP gestiona los módulos
12-1 DSP para obtener un flujo óptimo. Cada módulo
DSP contiene memoria digital suficiente para almacenar todos los
datos necesarios para el tratamiento de localización. Un DSP no se
engancha hasta que todos los datos necesarios para comenzar el
tratamiento de localización se hayan movido desde cada uno de los
SCS 10 implicados en la memoria digital del módulo DSP. Sólo
entonces se le da al DSP la tarea específica de localizar un
transmisor inalámbrico concreto. Utilizando esta técnica, los DSP,
que son un recurso caro, nunca se quedan esperando. Una carcasa
individual TLP puede soportar uno o más módulos DSP.
El módulo 12-3 controlador
proporciona la gestión en tiempo real de todo el tratamiento de
localización dentro del Sistema de Localización Inalámbrica. El AP
14 es la entidad de gestión de nivel superior dentro del Sistema de
Localización Inalámbrica, sin embargo, su arquitectura de base de
datos no es lo suficientemente rápida para conducir la toma de
decisiones en tiempo real cuando se producen las transmisiones. El
módulo 12-3 controlador recibe mensajes desde los
SCS 10, incluyendo: estado, energía espectral en varios canales para
varias antenas, mensajes desmodulados y diagnósticos. Esto permite
que el controlador determine continuamente acontecimientos que se
produzcan en el Sistema de Localización Inalámbrica y también enviar
comandos para realizar ciertas actuaciones. Cuando un módulo
controlador recibe mensajes desmodulados de SCS 10, el módulo
controlador decide si se exige el tratamiento de localización para
una transmisión inalámbrica concreta. El módulo 12-3
controlador también determina qué SCS 10 y antenas utilizar en el
tratamiento de localización, incluyendo si utilizar un tratamiento
de localización basado en la central o basado en la estación. El
módulo controlador ordena a los SCS 10 que devuelvan los datos
necesarios y ordena que los módulos de comunicaciones y los módulos
DSP realicen secuencialmente sus funciones necesarias en el
tratamiento de la localización. Estos pasos se describen más abajo
en detalle.
El módulo 12-3 controlador
mantiene una tabla conocida como Tabla de Señal de Interés (SOIT).
Esta tabla contiene todos los criterios que pueden utilizarse para
activar el tratamiento de localización en una transmisión
inalámbrica concreta. Los criterios pueden incluir, por ejemplo, el
Número de Identidad Móvil, la Identificación de la Estación Móvil,
el Número de Serie Electrónico, dígitos marcados, Identificación del
Sistema, número del canal RF, número del emplazamiento de célula o
número del sector, tipo de transmisión y otros tipos de elementos
de datos. Algunos de los eventos del activador pueden tener niveles
de prioridad más altos o más bajos asociados a ellos para
utilizarlos a la hora de determinar el orden de tratamiento. Los
activadores de localización con una prioridad más alta siempre
procesarán antes que los activadores de localización con prioridad
más baja. Sin embargo, un activador con una prioridad más baja que
ya haya comenzado el tratamiento de localización completará este
proceso antes de que se asigne una tarea a una prioridad superior.
La principal Lista de Tareas del Sistema de Localización
Inalámbrica se mantiene en AP 14 y las copias de la Lista de Tareas
se descargarán automáticamente en la Tabla de Señal de Interés en
cada TLP 12 en el Sistema de Localización Inalámbrica. La Tabla de
Señal de Interés completa se descarga a un TPL 12 cuando éste se
pone a cero o se pone en marcha por primera vez. Después de esos
dos eventos, sólo se descargan los cambios del AP 14 para cada TLP
12 con el fin de conservar el ancho de banda de las comunicaciones.
El protocolo de comunicaciones de TLP 12 a AP 14 contiene
preferiblemente una redundancia y una comprobación de errores
suficiente para evitar que los datos incorrectos lleguen a
introducirse en la Tabla de Señal de Interés. Cuando el AP 14 y el
TLP 12 tienen periódicamente suficiente capacidad disponible de
tratamiento, el AP 14 reconfirma las entradas en la Tabla de Señal
de Interés para asegurarse que las entradas en la Tabla de Señal de
Interés en el Sistema de Localización Inalámbrica tienen una
completa sincronización.
Cada carcasa de TLP tiene una capacidad máxima
asociada con la carcasa. Por ejemplo, una carcasa individual TLP
puede tener capacidad suficiente para soportar entre 48 y 60 SCS 10.
Cuando un sistema de comunicaciones inalámbricas es más grande que
la capacidad de una carcasa individual TLP, las carcasas múltiples
de TLP se conectan juntas utilizando una red Ethernet. El módulo
12-3 controlador es responsable de las
comunicaciones inter-TLP y la red y se comunica con
los módulos controladores en otras carcasas TLP y con los
Procesadores de Aplicación 14 sobre la red Ethernet. Las
comunicaciones inter-TLP se requieren cuando el
tratamiento de localización exige el uso de SCS que se conectan a
diferentes carcasas TLP. El tratamiento de localización para cada
transmisión inalámbrica se asigna a un módulo individual DSP en una
carcasa individual TLP. Los módulos controladores
12-3 en la carcasa TLP seleccionan el módulo DSP
sobre el que realizarán el tratamiento de localización y luego
enviarán todos los datos RF utilizados en el tratamiento de
localización a ese módulo DSP. Si se requieren datos RF desde los
SCS 10 conectados a más de un TLP 12, entonces los módulos
controladores en todas las carcasas necesarias TLP se comunican
para mover los datos RF desde todos los SCS 10 necesarios a sus
correspondientes TLP 12 conectados y luego al módulo DSP y la
carcasa TLP asignada al tratamiento de localización. El módulo
controlador soporta dos redes Ethernet totalmente independientes
para la redundancia. Una ruptura o fallo en cualquiera de las redes
provoca que los TLP 12 afectados muevan inmediatamente todas las
comunicaciones a otra red.
Los módulos 12-3 controladores
mantienen un completo mapa de red del Sistema de Localización
Inalámbrica, incluyendo los SCS 10 asociados a cada carcasa TLP. El
mapa de la red es una tabla guardada en el módulo controlador que
contiene una lista de los SCS/antenas candidatas que pueden
utilizarse en el tratamiento de localización y varios parámetros
asociados a cada uno de los SCS/antenas. En la Figura 3A se ilustra
un modelo de la estructura de un mapa de red. Existe una entrada
separada en la tabla para cada antena conectada a un SCS 10. Cuando
se produce una transmisión inalámbrica en una zona cubierta por SCS
10 que se comunican con más de una carcasa TLP, los módulos
controladores en la carcasa TLP implicada determinan qué carcasa TLP
será la "principal" para gestionar el tratamiento de
localización Normalmente, la carcasa de TLP asociada con el SCS 10
que tenga la asignación de canal primario para la transmisión
inalámbrica se le asigna ser la principal. Sin embargo, puede
asignarse otra carcasa TLP en caso de que el TLP no tenga recursos
DSP disponibles para el tratamiento de localización o si la mayoría
de los SCS 10 implicados en el tratamiento de localización están
conectados a otra carcasa TLP y los módulos controladores minimizan
las comunicaciones inter-TLP. Este proceso de toma
de decisiones es completamente dinámico, pero recibe la ayuda de
las tablas en el TLP 12 que predeterminan la carcasa TLP preferida
para cada asignación de canal primario. Las tablas las crea el
operador del Sistema de Localización Inalámbrica y se programan
utilizando la Consola de Operaciones de Red.
La red que aquí se describe funciona para las
dos carcasas TLP asociadas con la misma portadora inalámbrica y
también para la carcasa que superpone o bordea la zona de cobertura
entre dos portadoras inalámbricas. Por tanto, es posible que un TLP
12 perteneciente a una primera portadora inalámbrica se conecte y
luego reciba datos de RF de un TLP 12 (y los SCS 10 asociados con
ese TLP 12) pertenecientes a una segunda portadora inalámbrica.
Esta red es especialmente valiosa en zonas rurales, en donde el
rendimiento de un Sistema de Localización Inalámbrica puede
reforzarse al desplegarse SCS 10 en los emplazamientos de células de
múltiples portadoras inalámbricas. Dado que en muchos casos las
portadoras inalámbricas no colocan los emplazamientos de células,
esta función permite que el Sistema de Localización Inalámbrica
acceda a antenas geográficamente más diversas que puedan estar
disponibles si el Sistema de Localización Inalámbrica sólo utilizó
los emplazamientos de células desde una portadora inalámbrica
sencilla. Como se describe anteriormente, la selección adecuada y
el uso de antenas para el tratamiento de localización puede mejorar
el rendimiento del Sistema de Localización Inalámbrica.
El módulo 12-3 controlador pasa
muchos mensajes, incluyendo registros de localización al AP 14,
muchos de los cuales se describen más abajo. Sin embargo,
normalmente, los datos desmodulados no se pasan del TLP 12 al AP
14. Sin embargo, si TLP 12 recibe datos desmodulados de un
transmisor inalámbrico particular y el TLP 12 identifica el
transmisor inalámbrico como un cliente registrado de una segunda
portadora inalámbrica en una zona de cobertura diferente, el TLP 12
puede pasar los datos desmodulados al primer AP 14A. Esto permitirá
al primer AP 14A que se comunique con un segundo AP 14B asociado con
la segunda portadora inalámbrica y determine si el transmisor
particular inalámbrico se ha registrado para cualquier tipo de
servicio de localización. Si así se produce, el segundo AP 14B
puede ordenar al primer AP 14A que coloque la identidad del
transmisor inalámbrico concreto a la Tabla de Señal de Interés de
manera que el transmisor inalámbrico particular se coloque siempre
que el transmisor inalámbrico particular esté en la zona de
cobertura del primer Sistema de Localización Inalámbrica asociado
con el primer AP 14A. Cuando el primer Sistema de Localización
Inalámbrica haya detectado que el transmisor inalámbrico particular
no se haya registrado en un periodo de tiempo que supere un umbral
predeterminado, el primer AP 14A puede ordenar al segundo AP 14B que
la identidad del transmisor inalámbrico particular se elimine de la
Tabla de Señal de Interés por haber dejado de estar presente en la
zona de cobertura asociada con el primer AP 14A.
El TLP 12 soporta un puerto de diagnóstico que
se utiliza mucho en el funcionamiento y en el diagnóstico de
problemas dentro del Sistema de Localización Inalámbrica. Se puede
acceder a esta puerta de diagnóstico o bien localmente en un TLP 12
o remotamente sobre la red Ethernet que conecta los TLP 12 a los AP.
El puerto de diagnóstico permite que un operador escriba en un
archivo toda la desmodulación y los datos de RF recibidos del SCS
10 y también los resultados finales e intermedios de todo el
tratamiento de localización. Estos datos se borran del TLP 12
después de realizar un tratamiento de una estimación de la
localización y, por tanto, el puerto de diagnóstico proporciona los
medios para guardar los datos para ejecutar posteriormente el último
proceso y el análisis. La experiencia del inventor en el
funcionamiento de los Sistemas de Localización Inalámbrica a gran
escala es que un número muy pequeño de estimaciones de localización
pueden tener ocasionalmente grandes errores y estos grandes errores
pueden dominar la estadística global de funcionamiento del Sistema
de Localización Inalámbrica sobre cualquier periodo de medición.
Por tanto, es importante proporcionar al operador una serie de
herramientas que permitan que el Sistema de Localización Inalámbrica
detecte y atrape la causa de los errores muy grandes con el fin de
detectar y mitigar dichos errores. La puerta de diagnóstico puede
ajustarse para que guarde la información anterior para todas las
estimaciones de localización, para las estimaciones de localización
de transmisores inalámbricos particulares o en puntos de ensayo
concretos o para estimaciones de localización que cumplan ciertos
criterios. Por ejemplo, para los teléfonos fijos o los drive
testing de los puntos estudiados, el puerto de diagnóstico
puede determinar el error en la estimación de la localización en
tiempo real y luego escribir la información descrita anteriormente
sólo para estas estimaciones de la localización cuyo error supere
un umbral predeterminado. El puerto de diagnóstico determina el
error en tiempo real almacenando la latitud estudiada, la
coordinada de longitud de cada teléfono fijo y el punto del drive
test en una tabla, y luego calculando un error radial cuando se
realiza una estimación de la localización para el correspondiente
punto del ensayo.
Los TLP 12 aplican la redundancia utilizando
varias técnicas inventivas, permitiendo que el Sistema de
Localización Inalámbrica soporte un método de redundancia M más N.
Redundancia M más N significa que las carcasas TL redundantes N (o
en espera) se utilizan para proporcionar una copia de seguridad
totalmente redundante a la carcasa TLP online M. Por ejemplo,
M puede ser diez y N puede ser dos.
Primero, los módulos controladores en diferentes
carcasas TLP intercambian continuamente los mensajes de estado y de
"latido del corazón" a intervalos de tiempo predeterminados
entre ellos y con cada AP 14 asignado para supervisar la carcasa
TLP. Por tanto, cada módulo controlador tiene un estado continuo y
completo para cada otro módulo controlador en el Sistema de
Localización Inalámbrica. Los módulos controladores en diferentes
carcasas TLP seleccionan periódicamente un módulo controlador en un
TLP 12 para que sea el controlador principal para un grupo de
carcasas TLP. El controlador principal puede decidir colocar una
primera carcasa TLP en estado de fuera de línea si el primer TLP
12A presenta una situación de fallo o degradada en su mensaje de
estado, o si el primer TLP 12A no comunica ningún mensaje de estado
o de latido del corazón dentro de su periodo de tiempo
predeterminado y asignado. Si el controlador principal coloca un
primer TLP 12 A en un estado de fuera de línea, el controlador
principal puede asignar un segundo TLP 12B para realizar una
conmutación redundante y asumir las tareas del primer TLP 12A fuera
de línea. Al segundo TLP 12B se le envía automáticamente la
configuración que se había cargado en el primer TLP 12 A; esta
configuración puede descargarse desde cualquier controlador
principal o desde un AP 14 conectado a los TLP 12. El controlador
principal puede ser un módulo controlador en cualquiera de los TLP
12 que no tienen el estado de fuera de línea, sin embargo, existe la
preferencia de que el controlador principal sea un módulo
controlador en un TLP 12 en espera. Cuando el controlador principal
sea el módulo controlador en un TLP 12 en espera, puede acelerarse
el tiempo requerido para que detectar un primer TLP 12A con fallos,
colocar el primer TLP 12A en el estado de fuera de línea y luego
realizar una conmutación redundante que pueda acelerarse.
En segundo lugar, todas las comunicaciones T1/E1
entre los SCS 10 y cada uno de los módulos 12-2 de
comunicación TLP T1/E1 se desvían preferentemente a través de un
DACS de alta fiabilidad que sea exclusivo para controlar la
redundancia. El DACS 13B se conecta a cada circuito T1/E1 preparado
que contenga DS0 de SCS 10 y también esté conectado a cada módulo
12-2 de comunicaciones T1/E1 de cada TLP 12. Cada
módulo controlador en cada TLP 12 contiene un mapa de los DACS 13B
que describe la lista de conexiones DAC y las asignaciones de
puertos. Este DACS 13B se conecta a la red Ethernet descrita
anteriormente y puede controlarse por cualquiera de los módulos
12-3 en cualquiera de los TLP 12. Cuando un
controlador principal coloca un segundo TLP 12 se coloca en el
estado de fuera de línea, el controlador principal envía comandos al
DACS 13B para conmutar el circuito preparado T1/E1 que comunica el
primer TLP 12 A a un segundo TLP 12B que haya estado en el estado de
espera. Al mismo tiempo, el AP 14 descarga el archivo completo de
configuración que utilizó el segundo TLP 12 B (y ahora fuera de
línea) al tercer TLP 12C (y ahora en línea). El tiempo que
transcurre desde que la primera detección de una primera carcasa TLP
con fallos hasta la conmutación completa y la asunción de las
responsabilidades del proceso por una tercera carcasa TLP suele ser
normalmente de unos pocos segundos. En muchos casos, ningún SCS 10
asociado con la primera carcasa TLP con fallos pierde datos de RF y
el tratamiento de localización puede continuar sin interrupción. En
el momento en que un TLP falla cuando un primer TLP 12A se pone en
el estado de fuera de línea, la NOC 16 crea una alerta para
notificar al operador del Sistema de Localización Inalámbrica que
ha ocurrido un evento.
En tercer lugar, cada carcasa TLP contiene
suministros de energía, ventiladores y otros componentes
redundantes. Una carcasa TLP también puede soportar múltiples
módulos DSP, de manera que el fallo de un módulo DSP individual o
incluso un DSP individual o un módulo DSP reduzca la cantidad
completa de recursos de tratamiento disponibles, pero no provocan
el fallo de la carcasa TLP. En todos los casos descritos en este
párrafo, el componente defectuoso del TLP 12 puede reemplazarse sin
poner toda la carcasa del TLP en el estado de fuera de línea. Por
ejemplo, si un suministro de red individual falla, el suministro de
red redundante tiene capacidad suficiente para soportar la carga de
la carcasa. El suministro de red averiada contiene el conjunto de
circuitos para eliminarse de la carga de la carcasa y no ocasionar
más degradación en la carcasa. Del mismo modo, un módulo DSP
defectuoso también puede eliminarse de las partes activas de la
carcasa, de manera que no ocasione una avería del panel posterior u
otros módulos. Esto permite que el resto de la carcasa, incluyendo
el segundo módulo DSP siga funcionando con normalidad. Obviamente,
el flujo total del proceso de la carcasa se ha reducido pero se ha
evitado una avería total.
El AP 14 es un sistema de base de datos
centralizado que incluye un número de procesos de software que
gestionan todo el Sistema de Localización Inalámbrica, proporciona
interfaces a las aplicaciones y usuarios externos, almacena
registros de localización y configuraciones y soporta varias
funcionalidades relativas a la aplicación. El AP 14 utiliza una
plataforma de hardware comercial diseñada para que coincida con el
flujo del Sistema de Localización Inalámbrica. EL también utiliza
un sistema comercial de base de datos relacionales (RDBMS) que se
ha diseñado para proporcionar la funcionalidad que aquí se describe.
Mientras que el SCS10 y el TLP 12 preferentemente funcionan juntos
basándose puramente en el tiempo real para determinar la
localización y crear registros de localización, el AP 14 puede
funcionar basándose en tiempo real para almacenar y remitir los
registros de localización y basándose en tiempo no real para
procesar posteriormente los registros y proporcionar el acceso y la
comunicación de informes con el tiempo.
La capacidad para almacenar, recuperar y
procesar posteriormente los registros de localización para varios
tipos de sistemas y análisis de la aplicación ha demostrado ser una
ventaja poderosa de la presente invención. La principal recogida de
procesos de software se conoce como el ApCore, que se muestra en la
Figura 4 e incluye las siguientes funciones:
El Guardián de Resultados AP (ApPerfGuard) es un
proceso de software exclusivo responsable del inicio, parada y
supervisión de la mayoría de otros procesos ApCore y también las
comunicaciones ApCore con la NOC 16. Tras recibir un comando de
actualización de la configuración de la NOC, el ApPerfGuard
actualiza la base de datos y notifica el resto de procesos del
cambio. ApPerfGuard inicia y detiene los procesos adecuados cuando
la NOC dirige el ApCore para introducir estados de funcionamiento
específicos y supervisa constantemente otros procesos de software
programados para que se pongan en marcha para reiniciarlos si han
salido o parar y reiniciar cualquier proceso que ya no responda
adecuadamente. ApPerfGuard ha sido asignado a una de las prioridades
de tratamiento más alta, de manera que este proceso no pueda
bloquearse por ningún otro proceso que haya "huido". A
ApPerfGuard también se le asigna una memoria específica que no puede
ser accesible por ningún otro proceso de software para evitar
cualquier corrupción posible de otros procesos de software.
El Distribuidor Ap (ApMnDsptch) es un proceso de
software que recibe registros de localización de los TLP y reenvía
los registros de localización a los otros procesos. Este proceso
contiene un hilo separado para cada TLP 12 físico configurado en el
sistema y cada hilo recibe registros de localización de ese TLP 12.
Para la fiabilidad del sistema, el ApCore mantiene una lista con el
último número de secuencia del registro de localización recibido de
cada TLP 12 y envía este número de secuencia al TLP 12 después de la
conexión inicial. A partir de ahí, el AP 14 y el TLP 12 mantienen
un protocolo por el que el TLP 12 envía a cada registro de
localización un identificador único. El ApMnDsptch remite los
registros de localización a múltiples procesos, incluyendo Ap911,
ApDbSend, ApDbRecvLoc y ApDbFileRecv.
El Proceso de Tareas de AP (ApDbSend) controla
la Lista de Tareas dentro del Sistema de Localización Inalámbrica.
La Lista de Tareas es la lista principal de todos los criterios de
activación que determina qué transmisores inalámbricos se
localizarán, qué aplicaciones crearon los criterios y qué
aplicaciones pueden recibir información del registro de
localización. El proceso ApDbSend contiene un hilo separado para
cada TLP 12 sobre el cual el ApDbSend sincroniza la Lista de Tareas
con la Tabla de Señal de Interés en cada TLP 12.
El ApDbSend no envía información de la
aplicación a la Tabla de la Señal de Interés, sólo los criterios del
activador. De ahí que el TLP 12 ahora no sepa por qué debe
localizarse un transmisor inalámbrico. La Lista de Tareas permite
que los transmisores inalámbricos se localicen basándose en un
Número de Identidad Móvil (MIN), una Identificación de Estación
Móvil (MSID), un Número de Serie Electrónico (ESN) y otros números
de identidad, secuencias marcadas de caracteres y/o dígitos,
identificación del sistema doméstico (SID), que originen el
emplazamiento de célula y el sector, originando el canal RF o el
tipo de mensaje. La Lista de Tareas permite que múltiples
aplicaciones reciban registros de localización desde el mismo
transmisor inalámbrico. Por ello, un registro individual de
localización desde un transmisor inalámbrico que haya marcado
"911" puede enviarse, por ejemplo, a un 911 PSAP, una
aplicación de gestión de flotas, una aplicación de gestión del
tráfico y una aplicación de optimización RF.
La Lista de Tareas también contiene una variedad
de indicadores y campos para todos los criterios de activador,
algunos de los cuales se describen en otra parte de la presente
especificación. Un indicador, por ejemplo, especifica el límite de
tiempo máximo antes del cual el Sistema de Localización Inalámbrica
debe proporcionar una estimación final o aproximada del transmisor
inalámbrico. Otro indicador permite que el tratamiento de
localización se inhabilite para criterios particulares del
activador, como la identidad del transmisor inalámbrico. Otro campo
contiene la autenticación exigida para hacer cambios en los
criterios para un activador particular; la autenticación permite
que el operador del Sistema de Localización Inalámbrica especifique
qué aplicaciones se autorizaron añadir, borrar o hacer cambios en
cualquier criterio del activador y campos o indicadores asociados.
Otro campo contiene el Grado de Localización del Servicio asociado
con los criterios del activador; el Grado del Servicio indica al
Sistema de Localización Inalámbrica el nivel de precisión y el nivel
de prioridad deseado para el tratamiento de localización asociado
con cualquier criterio concreto del activador. Por ejemplo, algunas
aplicaciones pueden satisfacerse con una estimación aproximada de
localización (quizás por una tasa de tratamiento de localización
reducida), mientras que otras aplicaciones pueden satisfacerse con
un proceso de prioridad baja que no está garantizado para completar
cualquier transmisión dada (y que puede adelantarse para tareas de
procesos con prioridad alta). El Sistema de Localización Inalámbrica
incluye medios para soportar el uso de comodines para criterios de
activador en la Lista de Tareas. Por ejemplo, un criterio del
activador puede introducirse como "MIN = 215555****". Esto
hará que el Sistema de Localización Inalámbrica active el
tratamiento de localización para cualquier transmisor inalámbrico
cuyo MIN comience con los seis dígitos 215555 y termine con otros
cuatro dígitos. Los caracteres del comodín pueden colocarse en
cualquier posición en un criterio del activador. Esta función puede
ahorrar el número de localizaciones de memoria exigido en la Lista
de Tareas y la Tabla de la Señal de Interés agrupando juntos
bloques de los transmisores inalámbricos relacionados.
El ApDbSend también soporta tareas dinámicas.
Por ejemplo, MIN, ESN, MSID o cualquier otra identidad de cualquier
transmisor inalámbrico que haya marcado "911" lo colocará
automáticamente en la Lista de Tareas por ApDbSend durante una
hora. Por tanto, cualquier otra transmisión por parte del transmisor
inalámbrico que marcó "911" también se localizará en el caso
de emergencia adicional. Por ejemplo, si un PSAP devuelve la llamada
a un transmisor inalámbrico que hubiera marcado "911" en la
última hora, el Sistema de Localización Inalámbrica se activará
sobre el mensaje de respuesta de página desde el trasmisor
inalámbrico y puede poner a disposición del PSAP este nuevo
registro de localización. Esta tarea dinámica puede establecerse
para cualquier intervalo de tiempo después del inicio y para
cualquier tipo de criterios del activador. El proceso de ApDbSend
también es un servidor para recibir solicitudes de tareas de otras
aplicaciones. Estas aplicaciones, como la gestión de flotas, pueden
enviar solicitudes de tareas a través de una conexión de tomas, por
ejemplo. Estas aplicaciones pueden colocar o eliminar los criterios
del activador. El ApDbSend conduce un proceso de autenticación con
cada aplicación para verificar que la aplicación ha sido autorizada
para colocar o eliminar los criterios del activador y cada
aplicación sólo puede cambiar los criterios del activador
relacionados con dicha aplicación.
El Proceso AP 911 (Ap911) gestiona cada interfaz
entre el Sistema de Localización Inalámbrica y los elementos de la
red E 9-1-1, como las centrales de
conmutación tándem, enrutadores, bases de datos ALI y/o PSAP. El
proceso Ap911 contiene un hilo separado para cada conexión a un
elemento de red E9-1-1 y puede
soportar más de un hilo para cada elemento de red. El proceso Ap911
puede funcionar simultáneamente de muchas formas basándose en la
configuración del usuario, tal y como se describe aquí. El proceso
puntual de los registros de localización
E9-1-1 es una de las principales
prioridades altas del AP 14 y, por tanto, el Ap911 se ejecuta
completamente fuera de la memoria de acceso aleatorio (RAM) para
evitar un retardo asociado con el primer almacenamiento y luego
recuperar un registro de localización de cualquier tipo de disco.
Cuando ApMnDsptch reenvía un registro de localización a Ap911,
Ap911 inmediatamente hace una determinación de enrutado y remite el
registro de localización sobre la interfaz correspondiente al
elemento de red E9-1-1. Un proceso
separado, que funciona en paralelo, registra el registro
localización en la base de datos AP 14.
El AP 14, a través del proceso Ap911 y otros
procesos, soporta dos modos de proporcionar registros de
localización a las aplicaciones, incluyendo
E9-1-1: modos de "extraer" y
"transmisión". Las aplicaciones que solicitan el modo de
"transmisión" reciben un registro de localización tan pronto
como esté disponible en el AP 14. Este modo resulta especialmente
efectivo para E9-1-1 que tiene una
necesidad de tiempo muy crítica para los registros de localización,
debido a que las redes E9-1-1 deben
enrutar las llamadas 9-1-1
inalámbricas al PSAP correcto en unos pocos segundos después de que
una llamada inalámbrica haya marcado el "911".
Las aplicaciones que solicitan el modo de
"extracción" no reciben automáticamente los registros de
localización, sino que en lugar de eso deben enviar una solicitud
al AP 14 sobre el transmisor inalámbrico particular para recibir lo
último, o cualquier otro registro de localización, sobre el
transmisor inalámbrico. La solicitud desde la aplicación puede
especificar el último registro de la localización, una serie de
registros de localización o todos los registros de localización que
cumplan unos criterios específicos de tiempo o de otro tipo, como
el tipo de transmisión. Un ejemplo del uso del modo de extracción en
el caso de una llamada "911" es la red
E9-1-1 que recibe en primer lugar la
parte de voz de la llamada "911" y luego pide al AP 14 que
reciba el registro de localización asociado con esa llamada.
Cuando el proceso Ap911 está conectado a muchos
elementos de redes E9-1-1, Ap911
debe determinar a qué elemento de red
E9-1-1 transmitir el registro de
localización (suponiendo que el modo "transmisión" ha sido
seleccionado). AP 14 hace esta determinación utilizando una tabla
de enrutado dinámico. La tabla de enrutado dinámico se utiliza para
dividir una región geográfica en células. Cada célula o entrada en
la tabla de enrutado dinámico contiene las instrucciones de
enrutado para dicha célula. Se sabe bien que un minuto de latitud
son 6083 pies (1854 metros aproximadamente), que son
aproximadamente 365 pies (111 metros) por miligrado. Además, un
minuto de longitud es igual a 6083 pies (o 1854 metros)
multiplicado por el coseno de la latitud que para la zona de
Filadelfia es aproximadamente 4659 pies, o sobre 280 pies por
miligrado. Una tabla del tamaño de mil por mil, o un millón de
células, puede contener las instrucciones de enrutado para una zona
que sea aproximadamente de 69 millas (111 kilómetros) por 53 millas
(85 kilómetros), que es superior que la zona de Filadelfia en este
ejemplo, y cada célula contendría una zona geográfica de 365 pies
(111 metros) por 280 pies (85 metros aproximadamente). El número de
bits asignados a cada entrada de la tabla debe ser suficiente para
soportar el número máximo de posibilidades de enrutado. Por
ejemplo, si el número total de posibilidades de enrutado es
dieciséis o menos, entonces la memoria para la tabla de enrutado
dinámico es de un millón multiplicado por cuatro bits, o medio
megabyte. Utilizando este esquema, una zona del tamaño de
Pensilvania podría contenerse en una tabla de aproximadamente
veinte megabytes o menos, con amplias posibilidades de enrutado
disponibles. Dado el coste relativamente bajo de la memoria, esta
tabla de enrutado dinámico proporciona al AP 14 los medios para
transmitir rápidamente los registros de localización para las
llamadas "911" sólo al correspondiente elemento de la red
E9-1-1.
El AP 14 permite que cada entrada en el enrutado
dinámico se pueble utilizando medios manuales o automatizados.
Utilizando los medios automatizados, por ejemplo, una aplicación de
mapa electrónico puede crear una definición de polígono de la zona
de cobertura de un elemento específico de la red
E9-1-1, como un PSAP. La definición
del polígono se traduce entonces a una lista de puntos de latitud y
longitud contenidos dentro del polígono. La célula de la tabla de
enrutado dinámico correspondiente a cada punto de latitud y longitud
recibe entonces la instrucción de enrutado para ese elemento de la
red E9-1-1, que es responsable de
ese polígono geográfico.
Cuando el proceso Ap911 recibe un registro de
localización "911" para un transmisor inalámbrico específico,
Ap911 convierte la latitud, longitud en la dirección de una célula
específica en la tabla de enrutado dinámico. Ap911 pide entonces a
la célula que determine las instrucciones de enrutado, que puede
estar en el modo de contratase (extracción y transmisión) y la
identidad del elemento de red E9-1-1
responsable de servir a la zona geográfica donde se produjo la
llamada "911". Si se ha seleccionado el modo de transmisión,
entonces Ap911 transmite automáticamente el registro de
localización a ese elemento de la red
E9-1-1. Si se ha seleccionado el
modo de extracción, entonces Ap911 coloca el registro de
localización en una tabla circular de registros de localización
"911" y espera una solicitud.
Los medios de enrutado dinámico descritos
anteriormente entrañan el uso de una base de datos definida
geográficamente que puede aplicarse a otras aplicaciones además del
911 y, por tanto, es respaldado por otros procesos además del
Ap911. Por ejemplo, el AP 14 puede determinar automáticamente
facturación por posición desde donde se realizó una llamada
inalámbrica para una aplicación de Facturación por Posición
Sensible. Además, el AP 14 puede enviar automáticamente una alerta
cuando un transmisor inalámbrico particular haya entrado o salido
de una zona geográfica definida por la aplicación. El uso de bases
de datos geográficas concretas, acciones de enrutado dinámico y
otras acciones disparadas de localización, se definen en los campos
e indicadores asociados con cada criterio del activador. El Sistema
de Localización Inalámbrica incluye medios para gestionar fácilmente
estas bases de datos definidas geográficamente utilizando un mapa
electrónico que pueda crear polígonos que abarquen una zona
geográfica prescrita. El Sistema de Localización Inalámbrica extrae
del mapa electrónico una tabla de puntos de latitud, longitud
contenidos con el polígono. Cada aplicación puede utilizar su propio
conjunto de polígonos y puede definir un conjunto de acciones a
tomar cuando un registro de localización para una transmisión
inalámbrica activado está contenido dentro de cada polígono en el
conjunto.
El Proceso de Recepción de la Base de Datos AP
(ApDbRecLoc) recibe todos los registros de localización de
ApMnDsptch a través de una memoria compartida y coloca todos los
registros de localización en una base de datos de la localización
AP. El ApDbRecvLoc inicia diez hilos que cada uno recupera los
registros de localización desde la memoria compartida, valida cada
registro antes de insertar los registros en la base de datos y luego
inserta los registros en la división correcta del registro de
localización en la base de datos. Para conservar la integridad, los
registros de localización con cualquier tipo de error no se escriben
en la base de datos del registro de localización, sino que en su
lugar se colocan en un archivo de error que puede revisar el
operador del Sistema de Localización Inalámbrica y luego se
introduce manualmente en la base de datos después de solucionar el
error. Si la base de datos de la localización ha fallado o se ha
colocado en el estado de fuera de línea, los registros de
localización se escriben en un archivo plano donde podrán ser
procesados posteriormente por el ApDbFileRecv.
El Proceso de Recepción de Archivos AP
(ApDbFileRecv) lee los archivos planos que contienen registros de
localización e inserta los registros en la base de datos de la
localización. Los archivos planos son un mecanismo seguro que
utiliza AP 14 para conservar completamente la integridad del AP 14
en todos los casos salvo un fallo completo de los drives del
disco duro. Existen varios tipos diferentes de archivos planos
leídos por ApDbFileRecv, incluyendo Database Down (Base de
datos sin funcionar), Sincronización, Sobreflujo y Error Fijo. Los
archivos planos de la Database Down los escribe el proceso
ApDbRecvLoc si la base de datos de la localización es inaccesible
temporalmente; este archivo permite que el AP 14 asegure que el
registro de localización se conserve mientras se produce este tipo
de problema. Los archivos planos de la sincronización los escribe el
proceso ApLocSync (descrito más abajo) cuando se transfieren los
registros de localización entre lo pares de sistemas AP redundantes.
Los archivos planos del sobreflujo los escribe ApMnDsptch cuando
los registros de localización llegan al AP 14 a un ritmo más rápido
que ApDbRecvLoc puede procesar e insertar los registros en la base
de datos de la localización. Esto puede ocurrir durante periodos de
ritmo con picos muy altos. Los archivos de sobreflujo evitan que
los registros se pierdan durante los periodos de pico. Los archivos
planos del Error Fijo contienen registros de localización que tenía
errores pero ahora se han fijado y ahora pueden insertarse en la
base de datos de la localización.
Dado que el AP 14 tiene una función crítica
centralizada en el Sistema de Localización Inalámbrica, la
arquitectura AP 14 se ha diseñado para ser completamente
redundante. Un sistema redundante AP 14 incluye plataformas de
hardware totalmente redundantes, RDBMS totalmente redundantes,
drives de discos redundantes y redes redundantes para cada
uno, TLP 12, NOC 16 y las aplicaciones externas. La arquitectura del
software del AP 14 también se ha diseñado para soportar la
redundancia tolerante a los fallos. Los siguientes ejemplos muestran
la funcionalidad soportada por los AP redundantes. Cada TLP 12
envía registros de localización a los AP 14 primarios y redundantes
cuando los dos AP se encuentran en el estado online. Sólo el AP 14
primario procesará las solicitudes entrantes de tareas y sólo el AP
14 primario aceptará las solicitudes del cambio de configuración de
la NOC 16. El AP 14 sincroniza posteriormente el AP 14 redundante
bajo un cuidadoso control. Los AP primarios y redundantes aceptarán
los comandos básicos de encendido y apagado de la NOC. Los AP
supervisan constantemente sus propios parámetros del sistema y la
salud de la aplicación y supervisan los parámetros correspondientes
para otros AP 14 y luego deciden qué AP 14 será primario y cuál
será redundante basándose en un registro compuesto. Este registro
compuesto está determinado por los errores de compilación
presentados por varios procesos para una zona de memoria compartida
y supervisando el espacio de intercambio y el espacio del disco.
Existen varios procesos dedicados para soportar la redundancia.
El Proceso de Localización Inalámbrica AP
(ApLocSync) funciona sobre cada AP 14 y detecta la necesidad de
sincronizar los registros de localización entre AP y luego crea
"registros sync" que enumeran los registros de localización
que necesitan transferirse desde un AP 14 a otro AP 14. Los
registros de localización se transfieren luego entre AP utilizando
una conexión de toma. ApLocSync compara las divisiones del registro
de localización y los números de secuencia del registro de
localización almacenado en cada base de datos de la localización.
Normalmente, tanto si el AP 14 como el redundante está funcionando
adecuadamente, no se necesitará la sincronización porque ambos AP
reciben los registros de localización simultáneamente desde los TLP
12. Sin embargo, si uno AP 14 falla o se pone en el modo de fuera
de línea, se requerirá una sincronización posterior. A ApLocSync se
le notifica cuando ApMnDsptch se conecta con un TLP 12 de manera que
pueda determinar cuándo se requiere la sincronización.
El Proceso de Sincronización de Tareas de AP
(ApTaskSync) funciona sobre cada AP 14 y sincroniza la información
de tareas entre el AP 14 primario y el AP 14 redundante. El
ApTaskSync sobre el AP 14 primario recibe información de tareas del
ApDbSend y luego envía la información de tareas al proceso de
ApTaskSync sobre el AP 14 redundante. Si el AP 14 primario fallara
antes de que ApTaskSync hubiera completado las tareas de réplica,
entonces ApTaskSync realizará una sincronización completa de tareas
de la base de datos cuando el AP 14 averiado vuelva a ponerse en el
estado de en línea.
El Proceso de Sincronización de la Configuración
de AP (ApConfigSync) funciona sobre cada AP 14 y sincroniza la
información de la configuración entre el AP 14 primario y el AP 14
redundante. El ApConfigSync utiliza una facilidad de réplica de
RDBMS. La información de la configuración incluye toda la
información que necesitan los SCS 10, TLP 12 y AP 14 para un
funcionamiento adecuado del Sistema de Localización Inalámbrica en
una red portadora inalámbrica.
Además de las funciones centrales descritas
anteriormente, el AP 14 también soporta un gran número de procesos,
funciones e interfaces útiles en el funcionamiento del Sistema de
Localización Inalámbrica y también útil para varias aplicaciones
que desean información sobre localización. Mientras que los
procesos, funciones e interfaces descritas aquí estén en esta
sección pertenecientes al AP 14, la implantación de muchos de estos
procesos, funciones e interfaces se extiende por todo el Sistema de
Localización Inalámbrica y, por tanto, su valor inventivo no debe
leerse como limitado sólo al AP 14.
El AP 14 soporta "roaming" entre Sistemas
de Localización Inalámbrica localizados en diferentes ciudades o
que funcionan por diferentes portadoras inalámbricas. Si un primer
transmisor inalámbrico se ha subscrito a una aplicación sobre un
primer Sistema de Localización Inalámbrica y, por tanto, tiene una
entrada en la Lista de Tareas en el primer AP 14 en el primer
Sistema de Localización Inalámbrica, entonces el primer transmisor
inalámbrico también puede suscribirse al roaming. Cada AP 14 y TLP
12 en cada Sistema de Localización Inalámbrica contiene una tabla
donde se mantiene una lista de identidades de abonados
"domésticos" válidos. La lista es normalmente un rango y, por
ejemplo, para los teléfonos móviles actuales, el rango puede
determinarse por códigos NPA/NXX (o un código de área e
intercambio) asociado con el MIN o MISD de teléfonos móviles. Cuando
un transmisor inalámbrico que cumple los criterios
"domésticos" hace una transmisión, un TLP 12 recibe datos
desmodulados de uno o más SCS 10 y comprueba la información del
activador en la Tabla de Señal de Interés. Si se cumple cualquier
criterio del activador, el tratamiento de localización comienza
sobre esa transmisión; de no ser así, la transmisión no la procesa
el Sistema de Localización Inalámbrica.
Cuando un primer transmisor inalámbrico que no
cumpla el criterio "doméstico" hace una transmisión en un
segundo Sistema de Localización Inalámbrica, el segundo TLP 12 en
el segundo Sistema de Localización Inalámbrica comprueba el
activador de la Tabla de Señal de Interés. A continuación ocurre una
de las tres acciones: (i) si la transmisión cumple los criterios ya
existentes en la Tabla con la Señal de Interés, el transmisor se
localiza y el registro de localización se remite desde el segundo
AP 14 en el segundo Sistema de Localización Inalámbrica al primer
AP 14 en el primer Sistema de Localización Inalámbrica; (ii) si el
primer transmisor inalámbrico tiene una entrada
"roamer" en la Tabla de la Señal de Interés indicando
que el primer transmisor inalámbrico haya "registrado" en el
Segundo Sistema de Localización Inalámbrica pero no tenga criterios
del activador, entonces la transmisión no la procesa el Sistema de
Localización Inalámbrica y el sello de tiempo del vencimiento se
ajusta como se describe más abajo; (iii) si el primer transmisor
inalámbrico no tiene entrada de "roamer" y, por tanto, no se
ha "registrado", entonces los datos desmodulados se pasan del
TLP 12 al segundo AP 14.
En el tercer caso anterior, el segundo AP 14
utiliza la identidad del primer transmisor inalámbrico para
identificar el primer AP 14 en el primer Sistema de Localización
Inalámbrica como el Sistema de Localización Inalámbrica
"doméstico" del primer transmisor inalámbrico. El segundo AP 14
del Sistema de Localización Inalámbrica envía una solicitud al
primer AP 14 del primer Sistema de Localización Inalámbrica para
determinar si el primer transmisor inalámbrico se ha suscrito a
cualquier aplicación de localización y, por tanto, tiene algún
criterio del activador en la Lista de Tareas del primer AP 14. Si
un activador está presente en el primer AP 14, los criterios del
activador, junto con cualquier campo e indicador asociados se envían
desde el primer AP 14 hasta el segundo AP 14 y se introduce en la
Lista de Tareas y la Señal de la Tabla de Interés como una entrada
"roamer" con los criterios del activador. Si el primer AP 14
responde al segundo AP 14 indicando que el primer transmisor
inalámbrico no tiene criterios del activador, entonces el segundo AP
14 "registra" el primer transmisor inalámbrico en la Lista de
Tareas y la Tabla de la Señal de Interés como un "roamer" sin
criterios del activador. Por tanto, las transmisiones actuales y
futuras del primer transmisor inalámbrico pueden ser identificadas
positivamente por el TLP 12 en el segundo Sistema de Localización
Inalámbrica como registradas sin criterios del activador y el
segundo AP 14 no se exige para hacer solicitudes adicionales al
primer AP 14.
Cuando el segundo AP 14 registra el primer
transmisor inalámbrico con una entrada roamer en la Lista de
Tareas y la Tabla con la Señal de Interés con o sin criterios del
activador, la entrada roamer se asigna a un sello de tiempo
con vencimiento. El sello de tiempo con vencimiento se ajusta al
tiempo actual más un primer intervalo predeterminado. Cada vez que
el transmisor inalámbrico realiza una transmisión, el sello del
tiempo con vencimiento de la entrada de roamer de la Lista de
Tareas y la Tabla de la Señal de Interés se ajustan al tiempo
actual de la transmisión más reciente más el primer intervalo
predeterminado. Si el primer transmisor inalámbrico no hace más
transmisión antes del sello del tiempo de la expiración de su
entrada roamer, entonces la entrada roamer se borra
automáticamente. En el caso de que, después de borrar, el primer
transmisor inalámbrico hace otra transmisión, entonces el proceso
del registro se produce otra vez. El primer AP 14 y el segundo AP
14 mantienen las comunicaciones sobre una amplia zona de red. La red
puede basarse en TCP/IP o sobre un protocolo similar a la versión
más reciente de IS-41. Cada AP 14 en comunicación
con otros AP en otros sistemas de localización inalámbrica mantiene
una tabla que proporcione la identidad de cada AP 14 y el Sistema
de Localización Inalámbrica que corresponda a cada rango válido de
identidades de los transmisores inalámbricos.
Ciertas aplicaciones pueden exigir una
estimación muy rápida de la localización general de un transmisor
inalámbrico, seguido por una estimación más precisa de la
localización que pueda enviarse posteriormente. Esto puede ser
valioso, por ejemplo, para sistemas
E9-1-1 que manejan llamadas
inalámbricas y deben hacer una decisión de desvío de llamada
rápidamente, pero pueden esperar un poco más para que una
localización más exacta se muestre sobre el terminal del mapa
electrónico de que recibe la llamada de
E9-1-1. El Sistema de Localización
Inalámbrica soporta estas aplicaciones con un modo inventivo de
tratamiento de localización de paso múltiple, descrito más abajo.
El AP 14 soporta este modo con múltiples registros de localización
de paso múltiple. Para ciertas entradas, la Lista de Tareas en el AP
14 contiene un indicador que marca el límite máximo de tiempo antes
de que una aplicación particular reciba una estimación aproximada
de la localización y un segundo límite de tiempo máximo donde la
aplicación particular deba recibir una estimación de localización
final. Para estas aplicaciones, el AP 14 incluye un indicador en el
registro de localización que indica el estado de la estimación de la
localización contenida en el registro, que puede, por ejemplo,
ajustarse para la primera estimación del tiempo de paso (es decir,
aproximada) o estimación de paso final. El Sistema de Localización
Inalámbrica determinará generalmente la estimación de la mejor
localización dentro del límite de tiempo establecido por la
aplicación, esto es, el Sistema de Localización Inalámbrica
procesará la mayor cantidad de datos RF que puedan soportarse en el
límite de tiempo. Dado que cualquier transmisor particular puede
activar un registro de localización para una o más aplicaciones, el
Sistema de Localización Inalámbrica soporta múltiples modos
simultáneamente. Por ejemplo, un transmisor inalámbrico con un MIN
particular puede marcar "911". Esto puede activar un registro
con una localización de dos pasos para la aplicación
E9-1-1, pero en el caso de un
registro de localización de paso sencillo para una aplicación de
gestión de flotas que esté supervisando ese particular MIN. Esto
puede ampliarse a varias aplicaciones.
En sistemas de comunicaciones inalámbricas en
zonas urbanas o zonas suburbanas densas, pueden reutilizarse
frecuencias o canales varias veces con distancias relativamente
cercanas. Dado que el Sistema de Localización Inalámbrica puede
detectar independientemente y desmodular transmisiones inalámbricas
sin la ayuda del sistema de comunicaciones inalámbricas una
sencilla transmisión inalámbrica puede detectarse frecuentemente y
desmodulada con éxito en múltiples SCS 10 dentro del Sistema de
Localización Inalámbrica. Esto puede ocurrir intencionada y no
intencionadamente. Se produce de manera no intencionada por una
reutilización de frecuencia cerrada, de manera que una transmisión
inalámbrica particular puede recibirse por encima de un umbral
predeterminado a más de un SCS 10, cuando cada SCS 10 cree que está
supervisando sólo las transmisiones que se producen sólo dentro de
cada emplazamiento de la célula colocado con SCS 10. Se produce de
manera intencionada cuando se programa más de un SCS 10 para
detectar y desmodular transmisiones que se producen en un
emplazamiento de célula particular y sobre una frecuencia concreta.
Como se describe anteriormente, esto se utiliza generalmente con
SCS 10 adyacentes o cercanos para proporcionar redundancia de
desmodulación del sistema para seguir aumentando la probabilidad de
que cualquier transmisión inalámbrica particular se detecte y se
desmodule con éxito.
Cada tipo de evento podría llevar potencialmente
a múltiples activaciones dentro del Sistema de Localización
Inalámbrica, provocando que el tratamiento de localización se inicie
varias veces para la misma transmisión.
\newpage
Esto provoca un exceso de uso ineficiente de
recursos de tratamiento y de comunicaciones. Por tanto, el Sistema
de Localización Inalámbrica incluye medios para detectar cuando la
misma transmisión se ha detectado y desmodulado más de una vez y
para seleccionar la mejor desmodulación SCS 10 como punto de inicio
para el tratamiento de la localización. Cuando el Sistema de
Localización Inalámbrica detecta y desmodula con éxito la misma
transmisión múltiples veces en múltiples SCS/antenas, el Sistema de
Localización Inalámbrica utiliza los siguientes criterios para
seleccionar el SCS/antena desmoduladora a usar para continuar el
proceso de determinar si activar y posiblemente iniciar el
tratamiento de localización (de nuevo, estos criterios pueden
ponderarse para determinar la decisión final): (i) un SCS/antena
colocado en el emplazamiento de la célula al cual se haya asignado
una frecuencia particular es preferible frente a otro SCS/antena,
pero esta preferencia puede ajustarse si no hay SCS/antena en
funcionamiento y en línea colocado en el emplazamiento de la célula
al que se haya asignado la frecuencia concreta; (ii) SCS/antenas
con un SNR medio superior se prefieren sobre las que tienen una
media inferior SNR y (iii) SCS/antenas con pocos errores de bit al
desmodular la transmisión se prefieren sobre las que tienen errores
de bit más altos. La ponderación aplicada a cada una de estas
preferencias puede ajustarla el operador del Sistema de
Localización Inalámbrica para ajustar el diseño concreto de cada
sistema.
El Sistema de Localización Inalámbrica contiene
medios para comunicarse sobre una interfaz a un sistema de
comunicaciones inalámbricas, como un centro de conmutación móvil
(MSC) o un controlador de posicionamiento móvil (MPC). Esta
interfaz puede basarse, por ejemplo, en un protocolo seguro y
estándar como la versión más reciente de los protocolos
IS-41 o TCP/IP. Los formatos, campos y aspectos de
autenticación de estos protocolos se conocen bien. El Sistema de
Localización Inalámbrica soporta una variedad de mensajes
comando/respuesta y de información sobre esta interfaz diseñada
para ayudar en la detección con éxito, desmodulación y activación
de transmisiones inalámbricas y también proporcionar los medios para
pasar los registros de localización al sistema de comunicaciones
inalámbricas. En particular, esta interfaz proporciona los medios
para que el Sistema de Localización Inalámbrica obtenga información
sobre qué transmisores inalámbricos se han asignado a los
parámetros concretos del canal de voz en emplazamientos concretos de
células. Los mensajes de ejemplos soportados por el Sistema de
Localización Inalámbrica sobre esta interfaz al sistema de
comunicaciones inalámbricas incluyen lo siguiente:
Pregunta sobre aplicaciones
MIN/MDN/MSID/IMSI/TMSI - Ciertos tipos de transmisores inalámbricos
transmitirán su identidad de una forma familiar que pueda marcarse
sobre la red telefónica. Otros tipos de transmisores inalámbricos
transmiten una identidad que no puede marcarse, pero que se traduce
en un número que puede marcarse utilizando una tabla dentro del
sistema de comunicaciones inalámbricas. La identidad transmitida es
permanente en la mayoría de los casos, pero también puede ser
temporal. Los usuarios de aplicaciones de localización conectados
al AP 14 normalmente prefieren colocar los activadores en la Lista
de Tareas utilizando identidades que pueden marcarse. Las
identidades que puedan marcarse normalmente se conocen como Números
de Directorio Móvil (MDN). Los otros tipos de identidades para las
que puede exigirse la transmisión un Número de Identidad Móvil
(MIN), Identidad de Abonado Móvil (MSID), Identidad de Abonado Móvil
Internacional (TMSI) e Identidad de Abonado Móvil Temporal (TMSI).
Si el sistema de comunicaciones inalámbricas ha permitido el uso de
la encripción para cualquiera de los campos de datos en los
mensajes transmitidos por transmisores inalámbricos, el Sistema de
Localización Inalámbrica también puede solicitar la información de
encripción junto con la información de la identidad. El Sistema de
Localización Inalámbrica incluye medios para preguntar al sistema de
comunicaciones inalámbricas identidades alternativas para una
identidad del activador que haya colocado en la Lista de Tareas una
aplicación de localización o preguntar al sistema de comunicaciones
inalámbricas identidades alternativas para una identidad que haya
desmodulado un SCS 10. Otros acontecimientos también activan este
tipo de pregunta. Para este tipo de pregunta, normalmente el
Sistema de Localización Inalámbrica inicia el comando y el sistema
de comunicaciones inalámbricas responde.
Cambio de Comando/Solicitud sobre la Asignación
del Canal RF de Voz: muchas transmisiones inalámbricas sobre
canales de voz no contienen información sobre la identidad. Por
tanto, cuando un Sistema de Localización Inalámbrica se activa para
realizar el tratamiento de localización sobre una transmisión de
canal de voz, las solicitudes del Sistema de Localización
Inalámbrica solicitan al sistema de comunicación inalámbrica que
obtenga la información actual de la asignación del canal de voz
para el transmisor particular para el que se ha activado el Sistema
de Localización Inalámbrica concreto. Para una transmisión AMPS, por
ejemplo, el Sistema de Localización Inalámbrica exige el
emplazamiento de la célula, el sector y el número de canal de RF
actualmente en uso por el transmisor inalámbrico. Para una
transmisión de TDMA, por ejemplo, el Sistema de Localización
Inalámbrica exige el emplazamiento de la célula, el sector, el
número de canal RF y la ranura actualmente en uso por el transmisor
inalámbrico.
Otros elementos de información que pueden
necesitarse incluyen plantilla de código largo y claves de
encripción. En general, el Sistema de Localización Inalámbrica
iniciará el comando y el sistema de comunicaciones inalámbricas
responderá. Sin embargo, el Sistema de Localización Inalámbrica
también aceptará un comando de activación para el sistema de
comunicaciones inalámbricas que contiene la información que aquí se
detalla.
La temporización sobre este ajuste del
comando/mensaje es muy crítico dado que las transferencias del canal
pueden ocurrir bastante más a menudo en los sistemas de
comunicaciones inalámbricas. Esto es, el Sistema de Localización
Inalámbrica localizará cualquier transmisor inalámbrico que se
transmita en un canal particular, por tanto, el Sistema de
Localización Inalámbrica y el sistema de comunicaciones inalámbricas
debe estar seguros los dos de que la identidad del transmisor
inalámbrico y la información de la asignación del canal de voz
están en perfecta sincronización. El Sistema de Localización
Inalámbrica utiliza varios medios para conseguir este objetivo. El
Sistema de Localización Inalámbrica puede, por ejemplo, solicitar la
información de la asignación del canal de voz un transmisor
inalámbrico particular, recibir los datos RF necesarios y luego
solicitar la información de la asignación del canal de voz para el
mismo transmisor inalámbrico y posteriormente verificar que el
estado del transmisor inalámbrico no cambió durante el tiempo en que
los datos RF los recogió el Sistema de Localización Inalámbrica. No
se exige completar el tratamiento de localización antes de la
segunda solicitud, ya que sólo es importante verificar que se
recibieron los datos RF correctos. El Sistema de Localización
Inalámbrica también puede, por ejemplo, como parte del comando de
la primera solicitud al sistema de comunicaciones inalámbricas,
evitar que ocurra una transferencia desde un transmisor inalámbrico
particular durante el periodo de tiempo en que el Sistema de
Localización Inalámbrica recibe los datos RF. Luego, después de
recopilar los datos RF, el Sistema de Localización Inalámbrica
pedirá de nuevo la información de la asignación del canal de voz
para el mismo transmisor inalámbrico, ordenará al sistema de
comunicaciones inalámbricas que vuelva a permitir transferencias
para el transmisor inalámbrico y luego verificará que el estado del
transmisor inalámbrico no cambió durante el tiempo en que los datos
RF fueron recogidos por el Sistema de Localización Inalámbrica.
Por varias razones, o bien el Sistema de
Localización Inalámbrica o el sistema de comunicaciones inalámbricas
puede preferir que el transmisor inalámbrico se asigne a cualquier
otro canal RF de voz antes de realizar el tratamiento de
localización. Por tanto, como parte de la secuencia
comando/respuesta, el sistema de comunicaciones inalámbricas puede
ordenar al Sistema de Localización Inalámbrica que suspenda el
tratamiento de localización hasta que el sistema de comunicaciones
inalámbricas haya completado una secuencia de transferencia con el
transmisor inalámbrico y el sistema de comunicaciones inalámbricas
haya notificado al Sistema de Localización Inalámbrica que pueden
recibirse datos RF y el canal RF de voz sobre el que pueden
recibirse los datos.
Alternativamente, el Sistema de Localización
Inalámbrica puede determinar que el canal RF de voz concreto cuyo
transmisor inalámbrico particular está utilizando actualmente no es
idóneo para obtener una estimación aceptable de la localización y
solicita que el sistema de comunicaciones inalámbricas ordene al
transmisor inalámbrico que transfiera. De manera alternativa, el
Sistema de Localización Inalámbrica puede solicitar que el sistema
de comunicaciones inalámbricas ordene al transmisor inalámbrico que
se transfiera a una serie de canales de voz RF en secuencia para
realizar una serie de estimaciones de localización, por donde el
Sistema de Localización Inalámbrica pueda mejorar con la precisión
de la estimación de la localización a través de una serie de
transferencias. Este método se describe más abajo.
El Sistema de Localización Inalámbrica también
puede utilizar este mensaje de comando/respuesta para preguntar al
sistema de comunicaciones inalámbricas sobre la identidad de un
transmisor inalámbrico que haya estado utilizando un canal de voz
particular (y ranura, etc.) en un emplazamiento concreto de célula
en un momento concreto. Esto permite al Sistema de Localización
Inalámbrica que realice primero un tratamiento de localización
sobre las transmisiones sin conocer las identidades, y
posteriormente determinar la identidad de los transmisores
inalámbricos que realizan las transmisiones y añadir esta
información al registro de la localización. Esta función concreta
de la invención permite el uso de una localización secuencial
automática de transmisiones del canal de voz.
Recibir activadores: El Sistema de Localización
Inalámbrica puede recibir activadores desde el sistema de
comunicaciones inalámbricas para realizar el tratamiento de
localización sobre una transmisión del canal de voz sin conocer la
identidad del transmisor inalámbrico. Este mensaje evita entrar en
la Lista de Tareas y no utiliza mecanismos de activación dentro del
Sistema de Localización Inalámbrica. En lugar de eso, sólo el
sistema de comunicaciones inalámbricas determina qué transmisiones
inalámbricas localizar y entonces envía un comando al Sistema de
Localización Inalámbrica para recoger datos RF de un canal de voz
particular a un emplazamiento de célula particular y realizar el
tratamiento de la localización.
El Sistema de Localización Inalámbrica responde
con una confirmación que contiene un sello de tiempo cuando los
datos RF se han recopilado. El Sistema de Localización Inalámbrica
también responde con un registro apropiado de localización del
formato cuando el tratamiento de localización se ha completado.
Basándose en el tiempo del comando al Sistema de Localización
Inalámbrica y la respuesta con el sello de tiempo de recogida de
datos RF, el sistema de comunicaciones inalámbricas determina si el
estado del transmisor inalámbrico cambió después del comando y si
hay una buena probabilidad de una recogida exitosa de datos RF.
Hacer que se transmita: El Sistema de
Localización Inalámbrica puede ordenar al sistema de comunicaciones
inalámbricas que fuerce a un transmisor inalámbrico particular a
hacer una transmisión en un momento particular o dentro de un rango
de tiempos prescritos. El sistema de comunicaciones inalámbricas
responde con una confirmación y un tiempo o rango de tiempo en el
que espera la transmisión Los tipos de transmisiones que el Sistema
de Localización Inalámbrica puede forzar incluyen, por ejemplo,
respuestas de auditoría y respuestas de paginación. Utilizando este
mensaje establecido, el Sistema de Localización Inalámbrica también
pide al sistema de comunicaciones inalámbricas que fuerce al
transmisor inalámbrico a transmitir utilizando un ajuste de nivel de
potencia más alta. En muchos casos, los transmisores inalámbricos
intentarán utilizar los ajustes del nivel de potencia más bajo
cuando se trasmita para conservar la vida de la batería. Para
mejorar la precisión de la estimación de la localización, el
Sistema de Localización Inalámbrica puede preferir que el transmisor
inalámbrico utilice un ajuste de nivel de potencia más alta. El
sistema de comunicaciones inalámbricas responderá a un Sistema de
Localización Inalámbrica con una confirmación diciendo que el ajuste
del nivel de potencia más alta se utilizará y un tiempo o rango en
el que esperar la transmisión.
\newpage
Respuesta del Sistema de Comunicaciones
Inalámbricas con Retardo al Acceso Móvil: algunos protocolos de
interfaz de aire, como CDM, utilizan un mecanismo donde el
transmisor inicia las transmisiones en un canal, como el Canal de
Acceso, por ejemplo, en el ajuste con el nivel de potencia más bajo
o muy bajo y luego introduce una secuencia de pasos donde (i) el
transmisor inalámbrico hace una transmisión de acceso; (ii) el
transmisor inalámbrico espera una respuesta del sistema de
comunicaciones inalámbricas; (iii) si no se recibe respuesta por
parte del transmisor inalámbrico del sistema de comunicaciones
inalámbricas en un periodo de tiempo predeterminado, el transmisor
inalámbrico aumenta su ajuste del nivel de potencia estableciendo
una cantidad predeterminada y luego vuelve al paso (i); (iv) si se
recibe una respuesta por parte del transmisor inalámbrico desde el
sistema de comunicaciones inalámbricas dentro de un tiempo
predeterminado, el transmisor inalámbrico introduce entonces un
intercambio normal de mensaje. Este mecanismo resulta útil para
asegurar que el transmisor inalámbrico utiliza sólo el ajuste con
el nivel de potencia útil más bajo para transmitir y no pierde más
energía ni vida de la batería. Sin embargo, es posible que el
ajuste con el nivel de potencia más bajo en el que el transmisor
inalámbrico pueda comunicarse con éxito con el sistema de
comunicaciones inalámbricas no sea suficiente para obtener una
estimación aceptable de la localización. Por tanto, el Sistema de
Localización Inalámbrica puede ordenar al sistema de comunicaciones
inalámbricas que retarde su respuesta a estas transmisiones en un
tiempo o cantidad predeterminada. Esta acción de retardo ocasionará
que el transmisor inalámbrico repita la secuencia de pasos (i)
hasta (iii) una o más veces de lo normal con el resultado que una o
más de las transmisiones del acceso estarán a un nivel de potencia
más alto de lo normal. El nivel de potencia más alto permitirá
preferiblemente que el Sistema de Localización Inalámbrica
determine una estimación de localización más precisa. El Sistema de
Localización Inalámbrica puede ordenar este tipo de acción de
retardo para o bien un trasmisor inalámbrico, para un tipo
particular de transmisión inalámbrica (por ejemplo, para todas las
llamadas "911"), para los transmisores inalámbricos que está en
un rango específico desde la estación base al cual está intentando
comunicarse el transmisor o para todos los transmisores
inalámbricos en una zona particular.
Enviar confirmación al transmisor inalámbrico:
El Sistema de Localización Inalámbrica no incluye medios para
notificar al transmisor inalámbrico una acción porque el Sistema de
Localización Inalámbrica no puede transmitir; tal y como se
describió anteriormente el Sistema de Localización Inalámbrica sólo
puede recibir transmisiones. Por tanto, si el Sistema de
Localización Inalámbrica desea enviar, por ejemplo, un tono de
confirmación después de finalizar cierta acción, el Sistema de
Localización Inalámbrica manda al sistema de comunicaciones
inalámbricas que transmita un mensaje concreto. El mensaje puede
incluir, por ejemplo, un tono de confirmación audible, mensaje
hablado o un mensaje sintetizado al transmisor inalámbrico o un
mensaje de texto enviado a través del servicio de mensajes cortos o
una página. El Sistema de Localización Inalámbrica recibe la
confirmación del sistema de comunicaciones inalámbricas que el
mensaje se ha aceptado y se ha enviado al transmisor inalámbrico.
Este juego de mensajes de mandato/respuesta es importante para
permitir que el Sistema de Localización Inalámbrica soporte ciertas
funciones de aplicación de usuario final como el Proceso de
Localización Prohibida.
Registros de Localización de Informes: El
Sistema de Localización Inalámbrica comunica automáticamente los
registros de localización al sistema de comunicaciones inalámbricas
para aquellos transmisores inalámbricos con la tarea de informar al
sistema de comunicaciones inalámbricas, y también para esas
transmisiones que el sistema de comunicaciones inalámbricas inició
los activadores. El Sistema de Localización Inalámbrica también
informa sobre cualquier registro de localización histórica
solicitado por el sistema de comunicaciones inalámbricas y el cual
está autorizado a recibir.
Además de lo anterior, la interfaz entre el
Sistema de Localización Inalámbrica y el sistema de comunicaciones
inalámbricas, el Sistema de Localización Inalámbrica también incluye
medios para supervisar las interfaces existentes dentro del sistema
de comunicaciones inalámbricas con el fin de interceptar mensajes
importantes para el Sistema de Localización Inalámbrica a la hora
de identificar los transmisores inalámbricos y los canales de RF
utilizados por estos transmisores.
Estas interfaces pueden incluir, por ejemplo, la
"interfaz A" y la "interfaz Abis" utilizadas en los
sistemas de comunicaciones inalámbricas que emplean el protocolo de
interfaz de aire GSM. Estas interfaces son bien conocidas y
publicadas en varias normas. Al supervisar los mensajes
bidireccionales en estas interfaces entre las estaciones base (BTS)
y los controladores de estaciones base (BSC) y los centros de
conmutación móvil (MSC) y otros puntos, el Sistema de Localización
Inalámbrica puede obtener la misma información sobre la asignación
de los transmisores inalámbricos a los canales específicos como el
propio sistema de comunicaciones inalámbricas ya sabe. El Sistema
de Localización Inalámbrica incluye medios para supervisar estas
interfaces en varios puntos. Por ejemplo, el SCS 10 puede
supervisar una interfaz de BTS a BSC. Alternativamente, un TLP 12 o
un AP 14 también pueden supervisar un BSC donde un número de
interfaces de BTS a BSC se hayan concentrado. Las interfaces
internas al sistema de comunicaciones inalámbricas no tienen
encripción y los protocolos en niveles son conocidos para quienes
están familiarizados con la técnica. La ventaja del Sistema de
Localización Inalámbrica que supervisa estas interfaces es que el
Sistema de Localización Inalámbrica puede no requerirse para
detectar independientemente y desmodular los mensajes del canal de
control de los transmisores inalámbricos. Además, el Sistema de
Localización Inalámbrica puede obtener toda la información necesaria
de asignación del canal de estas interfaces.
Utilizando estos medios para una transmisión del
canal de control, el SCS 10 recibe las transmisiones como se
describieron anteriormente y registra los datos RF del canal de
control en la memoria sin realizar la detección y la desmodulación.
Por separado, el Sistema de Localización Inalámbrica, supervisa los
mensajes que se producen sobre las interfaces prescritas dentro del
sistema de comunicaciones inalámbricas y que provocan una activación
en el Sistema de Localización Inalámbrica cuando éste descubre un
mensaje que contiene un evento de activación. Iniciado por el
evento de la activación, el Sistema de Localización Inalámbrica
determina la hora aproximada en la que se produjo la transmisión y
manda un primer SCS 10 y un segundo SCS 10B para que busque en su
memoria el inicio de la transmisión. Este primer SCS 10A elegido es
un SCS que o bien está colocado con la estación base a la que se ha
comunicado el transmisor inalámbrico o un SCS adyacente a la
estación base al que se ha comunicado el transmisor
inalámbrico.
Esto es, el primer SCS 10A es un SCS que habría
sido asignado al canal de control como canal primario. Si el primer
SCS 10A determina con éxito e informa del inicio de la transmisión,
entonces el tratamiento de localización continua normalmente,
utilizando los medios descritos más abajo. Si el primer SCS 10A no
puede determinar con éxito el inicio de la transmisión, entonces el
segundo SCS 10B informa del inicio de la transmisión y luego el
tratamiento de localización continua normalmente.
El Sistema de Localización Inalámbrica también
utiliza estos medios para las transmisiones del canal de voz. Para
todos los activadores contenidos en la Lista de Tareas, el Sistema
de Localización Inalámbrica supervisa en las interfaces prescritas
los mensajes que pertenecen a estos activadores. Los mensajes de
interés incluyen, por ejemplo, mensajes de asignación del canal de
voz, mensajes de transferencia, mensajes de saltos, mensajes de
potencia ascendente/potencia descendente, mensajes dirigidos de
reintento, mensajes de terminación y otros mensajes de estado y de
acciones similares. El Sistema de Localización Inalámbrica mantiene
continuamente una copia del estado y el estatus de estos
transmisores inalámbricos en un Cuadro de Estado en el AP 14. Cada
vez que el Sistema de Localización Inalámbrica detecta un mensaje
que pertenece a una de las entradas en la Lista de Tareas, el
Sistema de Localización Inalámbrica actualiza su propio Cuadro de
Estado. A partir de entonces, el Sistema de Localización
Inalámbrica puede activarse para realizar el tratamiento de
localización, como en un intervalo de tiempo regular y el acceso al
Cuadro de Estado para determinar exactamente qué emplazamiento de
célula, canal RF y ranura está utilizado actualmente por el
transmisor inalámbrico. El ejemplo que aquí se incluye describe los
medios por los que el Sistema de Localización Inalámbrica realiza
una interfaz con un sistema de comunicaciones inalámbricas basada
en GSM. El Sistema de Localización Inalámbrica también soporta
funciones similares con sistemas basados en otras interfaces
de
aire.
aire.
Para ciertas interfaces de aire, como CDM, el
Sistema de Localización Inalámbrica también mantiene cierta
información sobre la identidad obtenida de las ráfagas de Acceso en
el canal de control del Cuadro de Estados; esta información se
utiliza posteriormente para descodificar las plantillas utilizadas
para los canales de voz. Por ejemplo, el protocolo de interfaz de
aire CDMA utiliza el Número de Serie Electrónico (ESN) de un
transmisor electrónico para, en parte, determinar la plantilla de
código largo utilizado en la codificación de transmisiones de canal
de voz. El Sistema de Localización Inalámbrica mantiene esta
información en Cuadro de Estados para las entradas en la Lista de
Tareas porque muchos transmisores inalámbricos pueden transmitir la
información sólo una vez; por ejemplo, muchos CDMA móviles sólo
transmitirán su ESN durante la primera ráfaga de acceso después de
que el transmisor inalámbrico se convierta en activo en una zona
geográfica. Esta capacidad para determinar independientemente la
plantilla de código largo resulta muy útil en los casos donde una
interfaz entre el Sistema de Localización Inalámbrica y el sistema
de comunicaciones inalámbricas no están operativos y/o el Sistema
de Localización Inalámbrica no es capaz de supervisar una de las
interfaces internas al sistema de comunicaciones inalámbricas. El
operador del Sistema de Localización Inalámbrica puede establecer
opcionalmente el Sistema de Localización Inalámbrica para mantener
la información de la identidad para todos los transmisores
inalámbricos. Además de las razones anteriores, el Sistema de
Localización Inalámbrica puede proporcionar el seguimiento del
canal de voz de todos los transmisores inalámbricos que disparan el
tratamiento de localización al llamar al "911". Como se
describió anteriormente, el Sistema de Localización Inalámbrica
utiliza tareas dinámicas para proporcionar una localización a un
transmisor inalámbrico para un tiempo prescrito después de marcar
"911", por ejemplo. Al mantener la información de la identidad
para todos los transmisores inalámbricos en el Cuadro de Estados,
el Sistema de Localización Inalámbrica puede proporcionar el
seguimiento del canal de voz para todos los transmisores en el caso
de un evento de activación prescrito y no sólo aquéllos con
entradas anteriores a la Lista de Tareas.
Utilizando el AP 14, el Sistema de Localización
Inalámbrica soporta una variedad de interfaces basadas en estándar
para aplicaciones de localización de portadora y usuario final
utilizando protocolos seguros como TCP/TP, X.25,
SS-7 y IS-41. Cada interfaz entre el
AP 14 y la aplicación externa es una conexión segura y autenticada
que permite que el AP 14 verifique positivamente la identidad de la
aplicación conectada al AP 14. Esto es necesario porque cada
aplicación conectada tiene garantizado sólo el acceso limitado a los
registros de localización basándose en tiempo real y/o histórico.
Además, el AP 14 soporta un comando/respuesta adicional, tiempo
real y funciones de postprocesado que se describen en detalle más
abajo. El acceso a estas funciones adicionales también requiere la
autenticación. El AP 14 mantiene una lista de usuario y los medios
de la autenticación asociados con cada usuario. Ninguna aplicación
puede acceder a los registros de localización o funciones para los
que la aplicación no tenga una adecuada autenticación o derechos de
acceso Además, el AP 14 soporta un registro completo de todas las
acciones tomadas por cada aplicación en el caso de que surjan
problemas o se exija una investigación posterior de las acciones.
Para cada comando o función en la lista de más abajo, el AP 14
soporta preferiblemente un protocolo donde cada acción o el
resultado de cada acción se confirmen, según proceda.
Editar la Lista de Tareas: Este comando permite
aplicaciones externas para añadir, eliminar o editar entradas en la
Lista de Tareas, incluyendo cualquier campo o indicador asociado con
cada entrada. Este comando puede soportarse basándose en entradas
sencillas o basándose en entradas en lotes donde se incluye una
lista de entradas en un comando sencillo. La última resulta útil,
por ejemplo, en una aplicación en masa como la facturación por
posición sensible donde volúmenes más grandes de transmisores
inalámbricos son soportados por una aplicación externa y se desea
minimizar en el encabezado del protocolo. Este comando puede añadir
o borrar aplicaciones para una entrada particular en la Lista de
Tareas, sin embargo, este comando no puede borrar una entrada
completamente si la entrada también contiene otras aplicaciones no
asociadas con o autorizadas por la aplicación que emite el
comando.
Ajuste del Intervalo de Control: el Sistema de
Localización Inalámbrica puede ajustarse para realizar un
tratamiento de localización en cualquier intervalo para un
transmisor inalámbrico particular, en los canales de voz o de
control. Por ejemplo, ciertas aplicaciones pueden exigir la
localización de un transmisor inalámbrico cada pocos segundos
cuando el transmisor está enganchado a un canal de voz. Cuando el
transmisor inalámbrico hizo una transmisión inicial, el Sistema de
Localización Inalámbrica activa inicialmente los activadores
utilizando una entrada estándar en la Lista de Tareas. Si uno de
los campos o indicadores de esta entrada especifica la localización
actualizada en un intervalo establecido, entonces el Sistema de
Localización Inalámbrica crea una tarea dinámica en la Lista de
Tareas que es activado por un temporizador en lugar de una identidad
u otros criterios transmitidos. Cada vez que vence el temporizador,
que puede variar de 1 segundo a varias horas, el Sistema de
Localización Inalámbrica se activará automáticamente para localizar
el transmisor inalámbrico. El Sistema de Localización Inalámbrica
utiliza su interfaz para que el sistema de comunicaciones
inalámbricas solicite el estado del transmisor inalámbrico,
incluyendo los parámetros de la llamada de voz como se describe
anteriormente. Si el transmisor inalámbrico está enganchado en un
canal de voz, entonces el Sistema de Localización Inalámbrica
realiza el tratamiento de localización. Si el transmisor inalámbrico
no está enganchado a ninguna transmisión existente, el Sistema de
Localización Inalámbrica ordenará al sistema de comunicaciones
inalámbricas que el transmisor inalámbrico transmita
inmediatamente. Cuando se establece la tarea dinámica, el Sistema
de Localización Inalámbrica también establece un tiempo de
expiración donde cesa la tarea dinámica.
Añadido/Borrado del Usuario final: Este comando
puede ejecutarlo un usuario final de un transmisor inalámbrico para
colocar la identidad de un transmisor inalámbrico en la Lista de
Tareas con el tratamiento de localización habilitado para eliminar
la identidad del transmisor inalámbrico de la Lista de Tareas y, por
tanto, eliminar la identidad como un activador o colocar la
identidad del transmisor inalámbrico en la Lista de Tareas con el
tratamiento de localización deshabilitado. Cuando el tratamiento de
localización ha sido deshabilitado por el usuario final, conocido
como Proceso de Localización Prohibida, entonces no se realizará
ningún tratamiento de localización para el transmisor inalámbrico.
El operador del Sistema de Localización Inalámbrica puede
seleccionar opcionalmente una de varias acciones por parte del
Sistema de Localización Inalámbrica en respuesta al comando del
Proceso de Localización Prohibida por parte del usuario final: (i)
La acción deshabilitadora puede anular los demás activadores en la
Lista de Tareas, incluyendo un activador debido a una llamada de
emergencia como el "911", (ii) la acción deshabilitadora puede
anular cualquier otro activador en la Lista de Tareas, salvo un
activador debido a una llamada de emergencias como el "911",
(iii) la acción deshabilitadora puede ser anulada por otros
activadores de selección en la Lista de Tareas. En el primer caso,
el transmisor inalámbrico concede al usuario final el control
completo sobre la privacidad de las transmisiones inalámbricas, ya
que ningún tratamiento de localización se realizará en ese
transmisor por ninguna razón. En el segundo caso, el usuario final
puede recibir todavía los beneficios de la localización durante una
emergencia, pero en ningún otro momento. En un ejemplo del tercer
caso, un empleador que sea el propietario real de un transmisor
inalámbrico particular puede anular la acción de un usuario final
por un empleado que esté utilizando un transmisor inalámbrico como
parte del trabajo pero que no desee ser localizado. El Sistema de
Localización Inalámbrica puede pedir al sistema de comunicaciones
inalámbricas, como se describe anteriormente, que obtenga la
aplicación de la identidad contenida en el transmisor inalámbrico
para otras identidades.
Los añadidos y los borrados por parte del
usuario final son efectuadas por las secuencias marcadas de los
caracteres y dígitos y pulsando el botón de "SEND" (enviar) o
equivalente en el transmisor inalámbrico. Las secuencias puede
elegirse opcionalmente y dadas a conocer por el operador del Sistema
de Localización Inalámbrica. Por ejemplo, una secuencia puede ser
"55 SEND" para deshabilitar del tratamiento de localización.
También son posibles otras secuencias. Cuando el usuario final
transmita esta secuencia prescrita, el transmisor inalámbrico
transmitirá la secuencia sobre uno de los canales de control
prescritos del sistema de comunicaciones inalámbricas. Dado que el
Sistema de Localización Inalámbrica detecta independientemente y
desmodula todas las transmisiones del canal de control inverso, el
Sistema de Localización Inalámbrica puede interpretar
independientemente la secuencia marcada prescrita y hacer las
correspondientes actualizaciones de la función en la Lista de
Tareas, como se describe anteriormente. Cuando el Sistema de
Localización Inalámbrica haya completado la actualización de la
Lista de Tareas, el Sistema de Localización Inalámbrica manda al
sistema de comunicaciones inalámbricas que envíe una confirmación
al usuario final. Como se describió anteriormente, esto puede asumir
la forma de un todo audible, voz grabada o sintetizada o un mensaje
de texto. Este comando se ejecuta sobre la interfaz entre el
Sistema de Localización Inalámbrica y el sistema de comunicaciones
inalámbricas.
Comando Transmitir: Este comando permite que
aplicaciones externas hagan que el Sistema de Localización
Inalámbrica envíe un comando al sistema de comunicaciones
inalámbricas para hacer que un transmisor inalámbrico particular o
un grupo de transmisores inalámbricos, transmitan. Este comando
puede contener un indicador o un campo que el transmisor
inalámbrico debe transmitir inmediatamente o en un momento
prescrito. Este comando hace el esfuerzo de localizar el transmisor
inalámbrico con el comando, dado que las transmisiones se
detectarán, desmodularán y se activarán, provocando el tratamiento
de localización y la generación de un registro de localización. Esto
resulta útil a la hora de eliminar o reducir cualquier retraso en
determinar la localización, como esperar el siguiente periodo de
tiempo de registro para el transmisor inalámbrico o esperar que se
produzca una transmisión independiente.
Actualización y Solicitud de la base de datos
externa: El Sistema de Localización Inalámbrica incluye medios para
acceder a una base de datos externa, para preguntar a dicha base de
datos externa utilizando la identidad del transmisor inalámbrico u
otros parámetros contenidos en la transmisión de los criterios del
activador y fusionar los datos obtenidos de bases de datos externas
con los datos generados por el Sistema de Localización Inalámbrica
para crear un nuevo registro reforzado de localización. El registro
reforzado de localización puede remitirse entonces a las
aplicaciones solicitantes. La base de datos externas puede contener,
por ejemplo, elementos de datos como información del cliente,
información médica y funciones suscritas, información relacionada
con la aplicación, información de la cuenta cliente, información de
contacto o conjunto de acciones prescritas que haya que tomar
cuando se produzca un evento de activador de localización. El
Sistema de Localización Inalámbrica también puede provocar
actualizaciones en la base de datos externas, por ejemplo, para
aumentar o disminuir un contador de facturación asociado con la
prestación de servicios de localización o actualizar la base de
datos externas con el último registro de localización asociado con
el transmisor inalámbrico particular. El Sistema de Localización
Inalámbrica contiene medios para las acciones aquí descritas en una
o más bases de datos externas. La lista y la secuencia de las bases
de datos externas para acceder y las posteriores acciones a
realizar están contenidas en uno de los campos contenidos en los
criterios de activador de la Lista de Tareas.
Tratamiento de Localización Anónimo Aleatorio:
El Sistema de Localización Inalámbrica incluye medios para realizar
tratamientos de localización anónimos aleatorios a gran escala. Esta
función es válida para ciertos tipos de aplicaciones que exigen que
la recogida de un gran volumen de datos sobre una población de
transmisores inalámbricos sin tener en cuenta las identidades
específicas de los transmisores individuales. Las aplicaciones de
este tipo incluyen: Las aplicaciones de este tipo incluyen:
optimización RF, que permite que los transmisores inalámbricos
midan el rendimiento del sistema de comunicaciones inalámbricas
determinando simultáneamente la localización y otros parámetros de
la transmisión; Gestión del Tráfico, que permite que agencias
gubernamentales y asuntos comerciales supervisen el flujo de
tráfico de varias autopistas utilizando muestras estadísticamente
importantes de transmisores inalámbricos que viajan en vehículos; y
Estimación del Tráfico Local, que permite a empresas comerciales
estimar el flujo y el tráfico alrededor de una zona particular que
pueda ayudar a determinar la viabilidad de empresas concretas.
Las aplicaciones que solicitan un tratamiento de
localización anónimo aleatorio opcionalmente reciben registros de
localización de dos fuentes: (i) una copia de los registros de
localización generados para otras aplicaciones y (ii) registros de
localización que han sido disparados aleatoriamente por el Sistema
de Localización Inalámbrica sin tener en cuenta ningún criterio
específico. Todos los registros de localización generados de
cualquier fuente se remiten con toda la información de criterios
eliminada de los registros de localización; sin embargo, las
aplicaciones solicitantes pueden determinar si el registro fue
generado del proceso aleatorio completo o es una copia de otros
criterios del activador. Los registros de localización aleatorios
son generados por una tarea de prioridad baja dentro del Sistema de
Localización Inalámbrica que realiza el tratamiento de localización
en transmisiones seleccionadas al azar cuando las fuentes de proceso
y comunicaciones están disponibles y, que de otra manera no se
utilizarían en un momento de tiempo concreto. Las aplicaciones
solicitantes pueden especificar si el tratamiento de localización
aleatorio se realiza sobre toda la zona de cobertura de un Sistema
de Localización Inalámbrica, sobre zonas geográficas específicas,
como las autopistas prescritas o por las zonas de coberturas de
emplazamientos de células específicos. Por tanto, las aplicaciones
solicitantes pueden dirigir los recursos del Sistema de
Localización Inalámbrica a aquéllas zonas con mayor interés para
cada aplicación. Según la aleatoriedad deseada por las
aplicaciones, el Sistema de Localización Inalámbrica puede ajustar
las preferencias para seleccionar al azar ciertos tipos de
transmisiones, por ejemplo, mensajes de registro, mensajes de
origen, mensajes de respuestas de páginas o transmisiones del canal
de voz.
Seguimiento anónimo de un grupo geográfico: el
Sistema de Localización Inalámbrica incluye medios para activar el
tratamiento de localización de manera repetitiva para grupos
anónimos de transmisores inalámbricos dentro de una zona geográfica
prescrita. Por ejemplo, una aplicación de una localización
particular puede desear controlar la ruta de un transmisor
inalámbrico sobre un periodo de tiempo prescrito, pero sin que el
Sistema de Localización Inalámbrica divulgue la identidad
particular del transmisor inalámbrico. El periodo de tiempo puede
ser horas, días o semanas. Utilizando los medios, el Sistema de
Localización Inalámbrica: selecciona aleatoriamente un transmisor
inalámbrico que inicia la transmisión en la zona geográfica de
interés para la aplicación; realiza el tratamiento de localización
sobre la transmisión de interés; traduce irreversiblemente y
realiza la encripción de la identidad del transmisor inalámbrico en
un identificador con un nuevo código; crea un registro de
localización utilizando sólo el nuevo identificador codificado como
medio de identificación; remite el registro de localización a las
aplicaciones de localización solicitantes (s); y crea una tarea
dinámica en la Lista de Tareas para el transmisor inalámbrico, en
donde la tarea dinámica tiene un tiempo de expiración asociado.
Posteriormente, cuando el transmisor inalámbrico prescrito inicia la
transmisión, el Sistema de Localización Inalámbrica puede activarse
utilizando la tarea dinámica, realizar el tratamiento de
localización sobre la transmisión de interés, traducir y realizar
la encripción irreversiblemente de la identidad del transmisor
inalámbrico en el nuevo identificador codificado utilizando los
mismos medios que antes de manera que el identificador codificado
sea el mismo, crear un registro de localización utilizando un
identificador codificado y remitir el registro de localización a
las aplicaciones de localización solicitantes. Los medios que aquí
se describen pueden combinarse con otras funciones del Sistema de
Localización Inalámbrica para realizar este tipo de supervisión
utilizando cada transmisión del canal de voz o control. Además, los
medios aquí descritos conservan completamente la identidad privada
del transmisor inalámbrico, y además permiten otra clase de
aplicaciones que puedan supervisar los patrones de viajes de los
transmisores inalámbricos. Esta clase de aplicaciones puede ser de
gran valor para determinar la planificación y diseño de nuevas
carreteras, una planificación de rutas alternas o la construcción
de estaciones comerciales y de venta al por menor.
Etiquetado, clasificación y agrupación del
registro de localización: el Sistema de Localización Inalámbrica
incluye medios para procesar posteriormente los registros de
localización para ciertas aplicaciones solicitantes para agrupar,
clasificar o etiquetar los registros de localización. Para cada
interfaz soportada por el Sistema de Localización Inalámbrica, el
Sistema de Localización Inalámbrica almacena un perfil de los tipos
de datos para los que la aplicación esta autorizada y solicita y
los tipos de filtros o acciones de tratamiento posterior deseados
por la aplicación. Muchas aplicaciones, como los ejemplos que aquí
se contienen, no exigen registros individuales de localización o
identidades específicas de transmisores individuales. Por ejemplo,
una aplicación de optimización RF deriva más valor de un gran
conjunto de datos de registros de localización para un emplazamiento
de célula particular o canal que pueda desde cualquier registro
individual de localización. En otro ejemplo, una aplicación de
supervisión del tráfico sólo exige los registros de localización de
los transmisores que están en las carreteras o autopistas
prescritas y requieren además que estos registros se agrupen por
sección de carretera y autopista y por la dirección del viaje.
Otras aplicaciones pueden solicitar que el Sistema de Localización
Inalámbrica remita los registros de localización que se han
formateado para mejorar el recurso de la exposición visual, por
ejemplo, ajustando la estimación de la localización del transmisor
de manera que la localización del transmisor aparezca en un mapa
electrónico directamente en un segmento de carretera dibujada en
lugar de estar adyacente al segmento de la carretera.
Por tanto, el Sistema de Localización
Inalámbrica preferentemente "rompe" la estimación de la
localización al segmento de carretera dibujado más cercano.
El Sistema de Localización Inalámbrica puede
filtrar registros de localización a una aplicación para transmisores
inalámbricos que se comunican sólo en un emplazamiento de célula
concreto, sector, canal RF o grupo de canales RF. Antes de remitir
el registro a la aplicación solicitante, el Sistema de Localización
Inalámbrica verifica en primer lugar que los campos adecuados en el
registro cumplen los requisitos. Los registros que no cumplen los
requisitos no se remiten y se remiten los registros que cumplen los
requisitos. Algunos filtros son geográficos y debe calcularlos el
Sistema de Localización Inalámbrica. Por ejemplo, el Sistema de
Localización Inalámbrica puede procesar un registro de localización
para determinar el segmento de carretera más cercano y la dirección
de viaje del transmisor inalámbrico en el segmento de la carretera.
El Sistema de Localización Inalámbrica puede entonces remitir sólo
registros a la aplicación que están determinados a estar en un
segmento particular de la carretera y, además, puede reforzar el
registro de la localización añadiendo un campo que contenga el
segmento de la carretera determinado. Para determinar el segmento de
carretera más cercano, el Sistema de Localización Inalámbrica está
provisto con una base de datos de segmentos de carretera de interés
por parte de la aplicación solicitante. Esta base de datos se
guarda en una tabla donde cada segmento de la carretera se guarda
con una coordinada de longitud y latitud que define el punto final
de cada segmento. Cada segmento de la carretea puede modelarse como
una línea recta o curva y puede modelarse para soportar una o dos
direcciones de viaje. Entonces, para cada registro de localización
determinado por el Sistema de Localización Inalámbrica, éste
sistema compara la latitud y la longitud en el registro de
localización para cada segmento de la carretera guardado en la base
de datos y determina la distancia más corta desde una línea moldeada
que conecta los puntos finales del segmento a la latitud y longitud
del registro de la localización. La distancia más corta es una
línea imaginaria calculada ortogonal a la línea que conecta dos
puntos finales del segmento guardado de la carretera. Cuando el
segmento de la carretera más cercano se ha determinado, el Sistema
de Localización Inalámbrica puede determinar además la dirección de
viaje del segmento de la carretera comparando la dirección de viaje
y el transmisor inalámbrico comunicado por el tratamiento de
localización a la orientación del segmento de la carretera. El
Sistema de Localización Inalámbrica comunica la dirección que
produce el error más pequeño con respecto a la orientación de los
segmentos de la carretera.
La NOC 16 es un sistema de gestión de redes que
permite a los operadores del Sistema de Localización Inalámbrica un
acceso fácil a los parámetros de programación del Sistema de
Localización Inalámbrica. Por ejemplo, en algunas ciudades, el
Sistema de Localización Inalámbrica puede contener cientos o incluso
miles de SCS 10. NOC es la forma más eficaz para gestionar un gran
Sistema de Localización Inalámbrica, utilizando las capacidades
gráficas de la interfaz del usuario. NOC también recibirá las
alertas en tiempo real en caso de que determinadas funciones en el
sistema de localización inalámbrica no funcionen adecuadamente.
Estas alertas en tiempo real pueden ser utilizadas por el operador
para que tome medidas correctivas rápidamente y se evite una
degradación del servicio de localización. La experiencia con los
ensayos del Sistema de Localización Inalámbrica muestran que la
capacidad del sistema para mantener una buena precisión en la
localización en el tiempo está directamente relacionada con la
capacidad del operador para mantener el sistema operativo dentro de
sus parámetros predeterminados.
El Sistema de Localización Inalámbrica es capaz
de realizar el tratamiento de localización utilizando dos métodos
diferentes conocidos como proceso con base central y proceso con
base en estación. Ambas técnicas fueron divulgadas en la Patente
número 5.327.144, y se refuerzan aún más en esta especificación. El
tratamiento de localización depende en parte de la capacidad de
determinar con precisión ciertas características de la señal como
se recibe en múltiples antenas y en múltiples SCS 10. Por tanto, es
objeto del Sistema de Localización Inalámbrica identificar y
eliminar las fuentes de error de fase que impide la capacidad del
tratamiento de localización para determinar las características de
fase de la señal recibida. Una fuente de error de fase está dentro
del propio transmisor inalámbrico, principalmente el oscilador
(normalmente un oscilador de cristal) y los bucles de enganche de
fase para sintonizar canales específicos para transmitir. Los
osciladores de cristal de bajo coste generalmente tendrán un ruido
de fase más alto. Algunas especificaciones de interfaz de aire,
como IS-136 y IS-95A, tienen
especificaciones que cubren el ruido de fase que un teléfono
inalámbrico puede transmitir. Otras especificaciones de interfaz de
aire, como IS-553A no especifican de cerca el ruido
de fase. Por tanto, es objeto de la presente invención reducir
automáticamente y/o eliminar el ruido de fase del transmisor
inalámbrico como una fuente del error de fase en el tratamiento de
localización, en parte por seleccionar automáticamente el uso del
proceso basado en la central o el proceso basado en estación. La
selección automática también considerará la eficiencia que el
enlace en el cual se utiliza el enlace de Comunicaciones entre SCS
10 y el TLP 12 y la disponibilidad de recursos DSP en cada SCS 10 y
TLP 12.
Cuando se utilice el proceso basado en la
central, la determinación TDOA y FDOA y el proceso de trayectos
múltiples se realizan en el TLP 12 junto con la determinación de la
velocidad y la posición. Este método se prefiere cuando el
transmisor inalámbrico tiene un ruido de fase que está por encima
del umbral predeterminado. En estos casos, el proceso central
basado es más efectivo a la hora de reducir o eliminar el ruido de
fase del transmisor inalámbrico como fuente de error de fase porque
la estimación TDOA se realiza utilizando una representación digital
de la transmisión de RF actual desde dos antenas, que pueden ser en
el mismo SCS 10 o diferentes SCS 10. En este método, los expertos
en la materia, reconocerán que el ruido de fase del transmisor es
un ruido de modo común en el proceso de TDOA y, por tanto se
autocancela en el proceso de determinación TDOA. Este método
funciona mejor, por ejemplo, con muchos teléfonos celulares AMPS de
bajo coste que tienen un ruido con fase alta. Los pasos básicos en
el proceso basado en la central incluyen los pasos indicados más
abajo y que se representan en el organigrama de la Figura 6:
- un transmisor inalámbrico inicia una
transmisión sobre un canal de control o un canal de voz (paso
S50);
- la transmisión se recibe en múltiples antenas
y en múltiples SCS 10 en el Sistema de Localización Inalámbrica
(paso S51);
- la transmisión se convierte en un formato
digital en el receptor conectado a cada SCS/antena (paso S52);
- la información digital se almacena en una
memoria en los receptores de cada SCS 10 (paso S53); - la
transmisión es desmodulada (paso S54);
- el Sistema de Localización Inalámbrica
determina si comenzar el tratamiento de localización para la
transmisión (paso S55);
- si se activa, el TLP 12 solicita copias de los
datos digitales de la memoria en los receptores en múltiples SCS 10
(paso S56);
- los datos digitales se envían desde múltiples
SCS 10 a un TLP 12 seleccionado (paso S57);
- el TLP 12 realiza TDOA, FDOA y una mitigación
de trayectos múltiples en los datos digitales desde pares de
antenas (paso S58);
- el TLP 12 realiza una posición y una
determinación de la velocidad utilizando los datos TDOA y luego crea
un registro de localización y remite el registro de localización al
AP 14 (paso S59).
El Sistema de Localización Inalámbrica utiliza
un número variable de bits para representar la transmisión cuando
envía datos digitales desde SCS 10 al TLP 12. Como se señaló
anteriormente, el receptor SCS digitaliza las transmisiones
inalámbricas con una alta resolución, o un alto número de bits por
muestra digital con el fin de lograr un suficiente rango
dinámico.
Esto es especialmente necesario cuando se
utilizan receptores digitales de banda ancha, que pueden recibir
simultáneamente señales cerca del SCS 10A y lejos del SCS 10B. Por
ejemplo, hasta 14 bits pueden requerirse para representar un rango
dinámico de 84 dB. Sin embargo, el tratamiento de localización no
siempre exige la resolución alta por muestra digital. Con
frecuencia, las localizaciones con precisión suficiente son
alcanzables por el Sistema de Localización Inalámbrica utilizando
un número menor de bits por muestra digital. Por lo tanto, para
reducir al mínimo el coste de la aplicación del Sistema de
Localización Inalámbrica conservando el ancho de banda en los
enlaces de comunicación entre cada SCS 10 y TLP 12, el Sistema de
Localización Inalámbrica determina el menor número de bits
necesario para representar digitalmente una transmisión sin dejar de
mantener un nivel de precisión deseado. Esta determinación se basa,
por ejemplo, en el protocolo particular de interfaz de aire
utilizada por el transmisor inalámbrico, el SNR de la transmisión,
el grado al que la transmisión ha sido perturbada por desaparición
y/o trayectos múltiples y el estado actual del proceso y las colas
de comunicación en cada SCS 10. El número de bits enviados desde el
SCS 10 al TLP 12 se reducen de dos maneras: el número de bits por
muestra se minimiza, y la longitud más corta, o los menores
segmentos de la posible transmisión se utilizan para el tratamiento
de localización. El TLP 12 puede usar estos datos RF mínimos para
realizar el tratamiento de localización y comparar entonces los
resultados con el nivel de precisión deseado. Esta comparación se
realiza basándose en un cálculo de intervalos de confianza. Si la
estimación de la localización no recae en los límites de precisión
deseados, el TLP 12 solicitará recursivamente datos adicionales de
los SCS 10 seleccionados. Los datos adicionales pueden incluir un
número adicional de bits por muestra digital y/o pueden incluir más
segmentos de la transmisión. Este proceso de solicitar datos
adicionales puede continuar recursivamente hasta que el TLP 12 haya
logrado la precisión de la localización prescrita.
Existen datos adicionales a los pasos básicos
descritos anteriormente. Estos detalles se prescriben en las
Patentes anteriores números 5.327.144 y 5.608.410 en otras partes de
esta especificación. Una mejora en los procesos descritos en las
patentes anteriores es la selección de una sola referencia
SCS/antena que se utiliza para cada línea base en el tratamiento de
localización. En una técnica anterior, las líneas de base se
determinaron utilizando pares de emplazamientos de antenas
alrededor de un anillo. En el presente Sistema de Localización
Inalámbrica, la única referencia SCS/antena utilizada generalmente
es la SNR señal más alta, a pesar de que otros criterios también se
utilizan como se describe a continuación. El uso de una referencia
alta SNR ayuda a la localización central basada cuando otras
SCS/antenas utilizadas en la ubicación de tratamiento son muy
débiles, como por encima de o por debajo del umbral mínimo de ruido
(es decir, señal negativa o cero al ratio de ruido). Cuando se
utiliza el tratamiento de localización basada en estación la señal
de referencia es una señal remodulada, que se ha creado
intencionadamente para tener una señal muy alta al ratio de ruido,
además de ayudar al tratamiento de localización en las señales
débiles en otras SCS/antenas. A continuación se describe la
selección de referencia SCS/antena.
El Sistema de Localización Inalámbrica mitiga
los trayectos múltiples estimando recursivamente en primer lugar
los componentes de los trayectos múltiples recibidos además del
componente del trayecto directo y luego restando estos componentes
de la señal recibida. Por lo tanto, el Sistema de Localización
Inalámbrica modela la señal recibida y compara el modelo de la
señal recibida actual y los intentos por reducir la diferencia entre
los dos que utilizan una diferencia ponderada de mínimos cuadrados.
Para cada señal transmitida x(t) desde un transmisor
inalámbrico, la señal recibida y(t) en cada SCS / antena es
una combinación compleja de señales:
y(t) =
\Sigma x (t - \tau_{\pi})a_{n} e^{j \omega (t-\tau \
n)}, para todos n = 0 a
N;
donde x(t) es la señal como
la transmite el transmisor inalámbrico; a_{n} y \tau_{\pi} son
la amplitud compleja y los retardos de los componentes de trayecto
múltiple;
N es el número total de componentes de trayecto
múltiple en la señal recibida; y a_{0} y t_{0} son constantes
para el componente del trayecto más directo;
El operador del Sistema de Localización
Inalámbrica determina empíricamente un conjunto de limitaciones para
cada uno de los componentes de trayecto múltiple que se aplica al
entorno específico en el que está funcionando cada Sistema de
Localización Inalámbrica. El propósito de las restricciones es
limitar la cantidad de tiempo de tratamiento que el Sistema de
Localización Inalámbrica gasta optimizando los resultados para cada
cálculo de mitigación de trayecto múltiple. Por ejemplo, el Sistema
de Localización Inalámbrica puede establecerse para determinar sólo
cuatro componentes del trayecto múltiple: puede asumirse que el
primer componente tiene un retardo de tiempo en el rango
\tau_{1A} a \tau_{1B}; puede asumirse que el segundo
componente tiene un retardo de tiempo en el rango \tau_{2A} a
\tau_{2B}; puede asumirse que el tercer componente tiene un
retardo de tiempo en el rango \tau_{3A} a \tau_{3B} y
similar para el cuarto componente. Sin embargo, el cuarto
componente es un valor individual que representa efectivamente una
combinación compleja de muchas decenas de componentes de trayectos
individuales (y algo difusos) cuyos retardos superan el rango del
tercer componente. Para facilitar el tratamiento, el Sistema de
Localización Inalámbrica transforma la ecuación anterior en el
dominio de frecuencia y luego resuelve los componentes individuales
de manera que se minimice una diferencia de cuadrados
ponderados.
Cuando se utiliza un tratamiento basado en la
estación, la determinación TDOA y FDOA y la mitigación de trayectos
múltiples se realizan en los SCS 10, mientras que la posición y
determinación de la velocidad se realizan normalmente en el TLP 12.
La principal ventaja del tratamiento basado en la estación, tal y
como se describe en la Patente número 5.327.144 es reducir la
cantidad de datos que se envían en el enlace de comunicación entre
cada SCS 10 y TLP 12. Sin embargo, puede haber otras ventajas
también. Un nuevo objetivo de la presente invención es aumentar la
ganancia del tratamiento de señales efectivas durante el proceso
TDOA. Como se señaló anteriormente, el tratamiento basado en la
central tiene la ventaja de eliminar o reducir el error de fase
causado por el ruido de fase en el transmisor inalámbrico. Sin
embargo, ninguna comunicación anterior ha tratado sobre cómo
eliminar o reducir el mismo error de ruido de fase utilizando un
tratamiento basado en la estación. La presente invención reduce el
error de fase y aumenta la ganancia del tratamiento de señales
efectivas utilizando los pasos a continuación y que se muestra en
la Figura 6:
- un transmisor inalámbrico inicia una
transmisión sobre un canal de control o un canal de voz (paso
S60);
- la transmisión se recibe en múltiples antenas
y en múltiples SCS 10 en el Sistema de Localización Inalámbrica
(paso S61);
- la transmisión se convierte en un formato
digital en el receptor conectado a cada SCS/antena (paso S62);
- la información digital se almacena en una
memoria en los receptores de cada SCS 10 (paso S63);
- la transmisión es desmodulada (paso S64);
- el Sistema de Localización Inalámbrica
determina si comenzar el tratamiento de localización para la
transmisión (paso S65);
- si está activado, un primer SCS 10A desmodula
la transmisión y determina un intervalo adecuado de corrección de
fase (paso S66);
- para cada intervalo de corrección de fase, el
primer SCS 10A calcula una corrección de fase adecuada y una
corrección de amplitud y descodifica este parámetro de corrección de
fase y el parámetro de corrección de amplitud junto con los datos
desmodulados (paso S67); - los datos desmodulados y los parámetros
de corrección de fase y de corrección de amplitud se envían desde
el primer SCS 10A al TLP 12 (paso S68);
- el TLP 12 determina los SCS 10 y las antenas
receptoras a utilizar en el proceso de la localización (paso
S69);
- el TLP 12 envía los datos desmodulados y los
parámetros de corrección de fase y de corrección de amplitud a cada
segundo SCS 10 que se utilizará en el tratamiento de localización
(paso S70);
- el primer SCS 10 y cada segundo SCS 10B crea
una primera señal nuevamente modulada basada en los datos
desmodulados y los parámetros de corrección de fase y amplitud
(paso S71);
- el primer SCS 10A y cada segundo SCS 10B
ejecuta TDOA, FDOA y mitigación de trayectos múltiples utilizando
los datos digitales almacenados en la memoria en cada SCS 10 y la
primera señal desmodulada (paso S72);
- el TDOA, FDOA y la mitigación de trayectos
múltiples se envían desde el primer SCS 10A y cada segundo SCS 10B
al TLP 12 (paso S73);
- el TLP 12 realiza la determinación de la
posición y la velocidad utilizando datos TDOA (paso S74);
- y el TLP 12 crea un registro de localización y
remite el registro de localización al AP 14 (paso S75).
Las ventajas de determinar los parámetros de
corrección de amplitud y de corrección de fase son más obvias en la
localización de los transmisores inalámbricos CDMA basados en
IS-95A. Como bien se sabe, las transmisiones
inversas desde un transmisor IS-95A se envían
utilizando la modulación no coherente. La mayoría de las estaciones
base CDMA sólo integran sobre un intervalo sencillo de bits debido a
la modulación no coherente. Para un canal de acceso CDMA, con un
ritmo de bits de 4800 bits por segundo, existen 256 chips enviados
por bit, lo que permite un acceso de integración de 24 dB. Usando
la técnica descrita anteriormente, el tratamiento de TDOA en cada
SCS 10 puede integrar, por ejemplo, más de una ráfaga completa de
160 milisegundos (196.608 chips) para producir una ganancia de
integración de 53 dB. Esta ganancia adicional de tratamiento permite
que la presente invención detecte y localice transmisiones CDMA
utilizando múltiples SCS 10, incluso si las estaciones base
colocadas con el SCS 10 no pueden detectar la misma transmisión
CDMA.
Para una transmisión concreta, tanto si los
parámetros de corrección de fase o los parámetros de corrección de
amplitud se calculan en cero o no se necesitan, entonces estos
parámetros no se envían para conservar el número de bits
transmitidos en el enlace de comunicaciones entre cada SCS 10 y TLP
12. En otra realización de la invención, el Sistema de Localización
Inalámbrica puede utilizar un intervalo fijo de corrección de fase
para una transmisión particular o para todas las transmisiones de un
protocolo concreto de interfaz de aire o para todas las
transmisiones realizadas por un determinado tipo de transmisor
inalámbrico.
Esto puede, por ejemplo, basarse en datos
empíricos recogidos sobre algún periodo de tiempo por parte del
Sistema de Localización Inalámbrica que muestre una consistencia
razonable en el ruido de fase mostrado por varias clases de
transmisores. En estos casos, el SCS 10 puede ahorrar el paso del
tratamiento de determinar el intervalo adecuado de corrección de
fase.
Los expertos en la materia reconocerán que hay
muchas formas de medir el ruido de fase de un transmisor
inalámbrico. En una realización, una copia pura nuevamente modulada
y sin ruido de la señal recibida en el primer SCS 10A puede ser
generada digitalmente por la DSP en el SCS y, a continuación, la
señal recibida puede ser comparada con la señal pura sobre cada
intervalo de corrección de fase y la diferencia de fase puede
medirse directamente. En esta realización, el parámetro de
corrección de fase se calculará como el negativo de la diferencia de
fase sobre ese intervalo de corrección de fase. El número de bits
exigidos para representar el parámetro de corrección de fase
variará con la magnitud del parámetro de corrección de fase y el
número de bits puede variar para cada intervalo de corrección de
fase. Se ha observado que algunas transmisiones, por ejemplo,
muestran un mayor ruido de fase en las primeras fases de la
transmisión y menos ruido de fase en medio de y posteriormente en
la transmisión.
El tratamiento basado en la estación es el más
útil para transmisores inalámbricos que tienen un ruido de fase
relativamente bajo. Aunque no lo exigen necesariamente sus
correspondientes estándares de interfaz de aire, los teléfonos
inalámbricos que utilizan protocolos TDMA, CDMA o GSM mostrarán
normalmente un ruido de fase menor. Al tiempo que el ruido de fase
de un transmisor inalámbrico aumenta, la longitud de un intervalo
de corrección de fase puede disminuir y/o el número de bits exigidos
para representar, los parámetros de corrección de fase aumentan. El
tratamiento basado en la estación no es efectivo cuando el número de
bits exigidos para representar los datos desmodulados más los
parámetros de amplitud y corrección de fase superan una porción
predeterminada del número de bits exigidos para realizar el
tratamiento basado en la central. Por tanto, es objeto de la
presente invención determinar automáticamente para cada transmisión
para la cual se desee una transmisión si procesar la localización
utilizando el tratamiento basado en la central o el tratamiento
basado en la estación. Los pasos para realizar esta determinación
se citan más abajo y se muestran en la Figura 7:
- un transmisor inalámbrico inicia una
transmisión sobre un canal de control o un canal de voz (paso
S80);
- la transmisión se recibe en un primer SCS 10A
(paso S81);
- la transmisión se convierte en un formato
digital en el receptor conectado a cada (paso S82);
- el Sistema de Localización Inalámbrica
determina si comenzar el tratamiento de localización para la
transmisión (paso S83);
- si se activa, un primer SCS 10A desmodula la
transmisión y estima un intervalo apropiado de corrección de fase y
el número de bits exigidos para codificar los parámetros de
corrección de amplitud y de corrección de fase (fase S84);
- el primer SCS 10A estima entonces el número de
bits exigidos para el tratamiento basado en la central, basado en
el número de bits exigidos para cada método correspondiente, el SCS
10 o el TLP 12 determina si utilizar el tratamiento basado en
central o el tratamiento basado en estación para realizar el
tratamiento de localización para esta transmisión (S85).
En otra realización de la invención, el Sistema
de Localización Inalámbrica siempre puede utilizar los tratamientos
basados en la central o tratamientos basados en estación para todas
las transmisiones de un protocolo de interfaz de aire o para todas
las transmisiones realizadas por un tipo particular de transmisor
inalámbrico. Esto, por ejemplo, puede basarse en datos empíricos
recogidos sobre algún periodo de tiempo por parte del Sistema de
Localización Inalámbrica que muestre una consistencia razonable en
el ruido de fase mostrado por varias clases de transmisores. En
estos casos, el SCS y/o el TLP 12 pueden saltarse el paso del
tratamiento de determinar el método proceso adecuado.
Otra mejora de la presente invención, utilizada
para los tratamientos basados en la central y en estación es el uso
de criterios de umbral para incluir líneas base en la determinación
final de la localización y la velocidad del transmisor inalámbrico.
Para cada línea base, el Sistema de Localización Inalámbrica calcula
un número de parámetros que incluya: el puerto SCS/antena utilizado
con el SCS/antena de referencia en el cálculo de la línea base, el
pico, media y varianza en el poder de la transmisión como se recibe
en el puerto SCS/antena utilizado en la línea base y sobre el
intervalo utilizado para el tratamiento de localización, el valor
de correlación desde la correlación de espectros cruzados entre el
SCS/antena utilizadas en la línea base y la referencia SCS/antena,
el valor del retardo para la línea base, los parámetros de
mitigación de trayectos múltiples, los valores residuales que
permanecen después de los cálculos de mitigación de trayectos
múltiples, la contribución del SCS/antena al GDOP ponderado en la
solución final de la localización y una medida de la calidad de
ajuste de la línea base si se incluyó en la solución final de la
localización. Cada línea base se incluye en la solución final de la
localización si cada uno cumple o supera los criterios de umbral
para cada uno de los parámetros que aquí se describen. Una línea
base puede excluirse de la solución de localización si no cumple uno
o más criterios del umbral. Por tanto, a menudo es posible que el
número de SCS/antenas actualmente en uso en la solución final de la
localización sea inferior al número total considerado.
Las anteriores Patentes números 5.327.144 y
5.608.410 mostraban un método por el cual el tratamiento de
localización minimizaba el valor cuadrado mínimo (LSD) de la
siguiente ecuación:
LSD =
[Q_{12}(Retardo_T_{12}-Retardo_O_{12})^{2}
+
Q_{13}(Retardo_T_{13}-Retardo_O_{13})^{2}+...+
Qxy
(Retardo_T_{xy}-Retardo_O_{xy})^{2}
En la presente aplicación, esta ecuación se ha
reorganizado para la siguiente forma para poder hacer que el código
de tratamiento de localización sea más eficaz:
LSD = \Sigma
(TDOA_{01} - \tau_{i} +
\tau_{0})^{2}w_{i}^{2}; sobre todo i = 1 a
N-1
Donde N = número de SCS/antenas utilizados en el
tratamiento de localización;
TDOA_{01} = el TDOA al emplazamiento de iº
desde la referencia del emplazamiento 0;
\tau_{i} = línea teórica de tiempo de
propagación de la luz desde el transmisor inalámbrico hasta el
emplazamiento iº;
\tau_{0} = la línea teórica de tiempo de
propagación de la luz desde el transmisor inalámbrico a la
referencia; y
w_{i}= el peso, o factor de calidad, aplicado
en la línea base iº.
En la presente aplicación, el Sistema de
Localización Inalámbrica también utiliza otra forma alternativa de
ecuación que pueda ayudar a la hora de determinar soluciones cuando
la señal de la referencia no es muy fuerte o cuando es probable que
exista una polarización en la solución de la localización utilizando
la anterior forma de la ecuación:
LSD' = \Sigma
(TDOA_{01} -
\tau_{i})^{2}w_{i}^{2}-b^{2} -
b^{2} \Sigma w_{i}^{2}; sobre todo i= 0 a
N-1
Donde N = número de SCS/antenas utilizadas en el
tratamiento de localización;
TDOA_{01} = el TDOA al emplazamiento de iº
desde la referencia del emplazamiento 0;
TDOA_{00} = se supone que es cero;
\tau_{1} = línea teórica de tiempo de
propagación de la luz desde el transmisor inalámbrico hasta el
emplazamiento iº;
b = una polarización que se calcula por separado
para cada punto teórico que minimiza LSD' en el punto teórico, y;
w_{i} = el peso, factor de calidad, aplicado a la línea de base
iº.
La forma de la ecuación LSD ofrece un medio más
sencillo de eliminar una polarización en las soluciones de
localización en el emplazamiento de la referencia haciendo w_{0}
igual al valor máximo de otras ponderaciones o basando w_{0} en
la fuerza con la señal relativa en el sitio de referencia. Observe
que si w_{0} es mucho mayor que otras ponderaciones, entonces b
es aproximadamente igual a \tau_{0}. En general, las
ponderaciones o factores de calidad se basan en criterios similares
a los discutidos anteriormente para los criterios del umbral
incluyendo las líneas de base. Esto es, los resultados de los
cálculos de los criterios se utilizan para los pesos y cuando los
criterios recaen más allá del umbral el peso se establece a cero y
no se incluye en la determinación de la solución final de la
localización.
Las invenciones anteriores y las divulgaciones,
como las enumeradas anteriormente, han descrito técnicas en las que
un primer, segundo o posiblemente tercer emplazamiento de antena,
emplazamiento de célula o estación base se requieren la determinar
la localización. La patente número 5.608.410 muestra además un
Subsistema de Selección Dinámica (DSS) responsable de determinar
qué tramas de datos de qué localizaciones de emplazamientos de
antenas se utilizarán para calcular la localización de un transmisor
según demanda. En el DSS, si las tramas de datos se reciben desde
más de un número de emplazamientos de umbral, el DSS determina
cuáles son los candidatos para la retención o exclusión y luego
ellos dinámicamente organizan las tramas de datos para el
tratamiento de localización. El DSS prefiere utilizar más que el
número mínimo de emplazamientos de antenas de manera que la
solución se sobre-determine.
Además, el DSS asegura que todas las
transmisiones utilizadas en el tratamiento de localización fueron
recibidas por el mismo transmisor y desde la misma transmisión. Sin
embargo, las realizaciones preferidas de las invenciones anteriores
tenían varias limitaciones. Primero, o bien sólo una antena por
emplazamiento de antena (o emplazamiento de célula) se utiliza o
los datos de dos o cuatros antenas de diversidad se combinaron en
primer lugar en el emplazamiento de la antena (o emplazamiento de
la célula) antes de la transmisión al emplazamiento central.
Además, todos los emplazamientos de las antenas que recibieron la
transmisión enviaron tramas de datos al sitio central, incluso si
el DSS descartó posteriormente las tramas de datos.
Por ello, algunos anchos de banda de
comunicaciones pueden haberse gastado enviando datos que no se
utilizaron.
Los inventores actuales han determinado que
mientras un mínimo de dos o tres sitios se exijan para determinar
la localización, la selección actual de antenas y SCS 10 para
utilizar en el tratamiento de localización pueden tener un efecto
significativo en los resultados del tratamiento de localización.
Además, es ventajoso incluir los medios para utilizar más de una
antena en cada SCS 10 en el tratamiento de localización. La razón de
utilizar los datos de múltiples antenas en un emplazamiento de
célula independientemente en el tratamiento de localización es que
la señal recibida en cada antena se ve afectada de manera única por
los trayectos múltiples, desvanecimiento y otras molestias. Es bien
conocido en la materia que cuando dos antenas están separadas en la
distancia por más de una longitud de onda, entonces cada antena
recibirá la señal sobre un trayecto independiente. Por tanto, se
ganará información única y frecuente sobre la localización del
transmisor inalámbrico utilizando múltiples antenas y, en
consecuencia, se mejora la capacidad del Sistema de Localización
Inalámbrica para mitigar los trayectos múltiples.
Por tanto, es objeto de la presente invención
proporcionar un método mejorado para utilizar las señales recibidas
de más de una antena en un SCS 10 en el tratamiento de localización.
Es además un objeto para proporcionar un método para mejorar el
proceso dinámico utilizado para seleccionar las antenas cooperantes
y los SCS 10 utilizados en el tratamiento de localización. El
primer objeto se consigue proporcionando los medios dentro del SCS
10 para seleccionar y utilizar cualquier segmento de datos
recopilados de cualquier número de antenas en un SCS en el
tratamiento de localización. Como se describió anteriormente, cada
antena en el emplazamiento de la célula se conecta a un receptor
interno al SCS 10. Cada receptor convierte las señales recibidas de
la antena en una forma digital y luego almacena las señales
digitalizadas temporalmente en una memoria en el receptor. Se ha
provisto el TLP 12 con medios para dirigir cualquier SCS 10 para
recuperar segmentos de datos de memoria temporal de cualquier
receptor y proporcionar los datos para utilizar en el tratamiento de
localización. El segundo objeto se consigue proporcionando los
medios dentro del Sistema de Localización Inalámbrica para
supervisar un gran número de antenas para la recepción de la
transmisión que el Sistema de Localización Inalámbrica desee
colocar y luego seleccionar un conjunto más pequeño de antenas para
utilizar en el tratamiento de localización basado en un conjunto
predeterminado de parámetros.
Un ejemplo de este proceso de selección se
representa en el organigrama de la Figura 8:
- un transmisor inalámbrico inicia una
transmisión sobre un canal de control o un canal de voz (paso
S90);
- la transmisión se recibe en múltiples antenas
y en múltiples SCS 10 en el Sistema de Localización Inalámbrica
(paso S91);
- la transmisión se convierte en un formato
digital en el receptor conectado a cada antena (paso S92);
- los datos digitales se almacenan en una
memoria en cada SCS 10 (paso S93);
- la transmisión se desmodula en al menos un SCS
10A y se determina el número de canal en donde se produjo la
transmisión y el emplazamiento de la célula y el sector que prestan
servicio al transmisor inalámbrico (paso S94);
- basándose en el sector y el emplazamiento de
célula que prestan servicio, un SCS 10A se designa SCS 10
"primario" para procesar esa transmisión (paso S95);
- el SCS 10A determina un sello de tiempo
asociado con los datos desmodulados (paso S96);
- el Sistema de Transmisión Inalámbrica
determina si comenzar el tratamiento de localización para la
transmisión (paso S97);
- si se activa el tratamiento de localización,
el Sistema de Localización Inalámbrica determina una lista
candidata de SCS 10 y antenas para utilizar en el tratamiento de
localización (paso S98);
- cada SCS/antena candidata mide y comunica
varios parámetros en el número de canal de la transmisión y el
tiempo del sello de tiempo determinado por el SCS 10A primario (paso
S99);
- el Sistema de Localización Inalámbrica ordena
a los SCS/antenas candidatas que utilizan criterios específicos y
selecciona un SCS/antena de referencia y una lista de tratamiento de
SCS/antenas para utilizar en el tratamiento de localización (paso
S100); y
- el Sistema de Localización Inalámbrica procede
con el tratamiento de localización tal y como se describió
anteriormente, utilizando datos de la lista de proceso de los
SCS/antenas (paso S101).
El proceso para seleccionar el SCS/antena
"primarios" es crítico ya que la lista candidata de los SCS 10
y antenas 10-1 se determina, en parte, basándose en
la designación de los SCS/antenas primarias. Cuando un transmisor
inalámbrico hace una transmisión en un canal RF particular, la
transmisión frecuentemente puede propagarse muchas millas antes de
que la señal se atenúe por debajo de nivel al que pueda modularse.
Por tanto, existen frecuentemente muchos SCS/antenas capaces de
desmodular la señal. Esto ocurre especialmente en zonas urbanas y
suburbanas donde el patrón de reutilización de frecuencia de muchos
sistemas inalámbricos de comunicaciones puede ser bastante denso.
Por ejemplo, debido a la tasa del elevado uso de espacio denso e
inalámbrico de emplazamiento de células, los inventores actuales han
probado sistemas inalámbricos de comunicaciones donde se utilizó el
mismo canal de control RF y el código de color digital en
emplazamientos celulares separados por una milla (aproximadamente
1.6 kilómetros). Dado que el Sistema de Localización Inalámbrica
desmodula de manera independiente estas transmisiones, el Sistema
de Localización Inalámbrica frecuentemente puede desmodular la misma
transmisión en dos, tres o más SCS/antenas separadas. El Sistema de
Localización Inalámbrica detecta que la misma transmisión se ha
desmodulado múltiples veces en múltiples SCS/antenas cuando el
Sistema de Localización Inalámbrica recibe múltiples tramas de datos
desmodulados enviados desde diferentes SCS/antenas cada uno con un
número de errores de bits por debajo de un umbral predeterminado de
error de bit y con los datos desmodulados que coinciden dentro de un
límite aceptable de errores de bit y todo ocurriendo dentro de un
intervalo predeterminado de tiempo.
Cuando el Sistema de Localización Inalámbrica
detecta datos desmodulados de múltiples SCS/antenas, examina los
siguientes parámetros para determinar qué SCS/antena puede ser
designado el SCS primario: SNR medio sobre el intervalo de la
transmisión utilizado para el tratamiento de localización, la
varianza en el SNR sobre el mismo intervalo, correlación del inicio
de la transmisión recibida frente al precursor puro (es decir, para
AMPS, el punteador y el código Barrer), el número de errores de bit
en los datos desmodulados y la magnitud de la tasa de cambio del
SNR desde justo antes del comienzo de la transmisión y también otros
parámetros similares. El SNR medio viene determinado normalmente en
cada SCS/antena o bien sobre la longitud completa de la transmisión
a utilizar para el tratamiento de localización o sobre un intervalo
más corto. El SNR medio sobre el intervalo más corto puede
determinarse realizando una correlación con la secuencia del
punteador y/o código Barker y/o palabra de sincronismo, según el
protocolo completo de interfaz de aire y sobre un rango más corto de
tiempo antes, durante y después del sello de tiempo comunicado por
cada SCS 10. Este rango de tiempo puede ser normalmente +/- 200
microsegundos centrados en un sello de tiempo, por ejemplo. El
Sistema de Localización Inalámbrica ordenará generalmente los
SCS/antenas que utilizan los siguientes criterios, cada uno de los
cuales será ponderado (multiplicado por un factor adecuado) cuando
se combinen los criterios para determinar la decisión final: Los
SCS/antenas con un número determinado de errores de bits se
prefieren a los SCS/antenas con un número superior de errores de
bits, SNR medio para un SCS/antena dado debe ser superior que un
umbral predeterminado para ser diseñado como el primario; Los
SCS/antenas con un SNR medio superior se prefieren a los que tienen
un SNR medio más bajo; Los SCS/antenas con una varianza SNR inferior
se prefieren a los que tienen una varianza superior SNR; y
SCS/antenas con un ritmo de cambio SNR más rápido en el comienzo de
la transmisión se prefieren a los que tienen un ritmo de cambio más
lento. La ponderación aplicada a cada uno de estos criterios puede
ajustarla el operador del Sistema de Localización Inalámbrica para
ajustar el diseño particular de cada sistema.
La lista candidata de los SCS 10 y las antenas
10-1 se selecciona utilizando un conjunto
predeterminado de criterios basados, por ejemplo, en el
conocimiento de tipos de emplazamientos de células, tipos de antenas
en los emplazamientos de células, geometría de las antenas y factor
de ponderación que pondera ciertas antenas más que otras antenas.
El factor de ponderación tiene en cuenta en conocimiento del campo
donde está funcionado el Sistema de Localización Inalámbrica, los
datos empíricos pasados en la contribución de cada antena que haya
conseguido hacer buenas estimaciones de la localización y otros
factores que puedan ser específicos a cada instalación WLS
diferente. En una realización, por ejemplo, el Sistema de
Localización Inalámbrica puede seleccionar la lista candidata para
incluir todos los SCS 10 hasta un número máximo de emplazamientos
(max_number_of_sites) que están más cercanos que un radio máximo
desde el emplazamiento principal (max_radius_from_primary). Por
ejemplo, en un entorno urbano o suburbano, en donde puede haber un
gran número de emplazamientos de células, el max_number_of_sites,
puede limitarse a diecinueve. Diecinueve emplazamientos incluirían
el primer anillo de seis emplazamientos que rodean el primer
(suponiendo una distribución clásica hexagonal de los emplazamientos
de la célula) y el siguiente anillo de doce emplazamientos que
rodean el primer anillo. Se ilustra en la Figura 9. En otra
realización, en un entorno urbano o suburbano, el
max_radius_from_primary (radio máximo de primario) puede
establecerse a 40 millas (64 kilómetros aproximadamente) para
asegurar que el conjunto más amplio posible de SCS/antenas
candidatas está disponible. El Sistema de Localización Inalámbrica
está provisto con medios para limitar el número total de SCS 10
candidatos a un número máximo (max_number_candidates), aunque se
permite que cada candidato elija el mejor puerto entre sus antenas
disponibles. Esto limita el tiempo máximo que ha dedicado el
Sistema de Localización Inalámbrica en procesar una localización
particular. El max_number_candidates puede establecerse a treinta y
dos, por ejemplo, lo que significa que en un típico sistema de
comunicaciones inalámbricas de tres sectores con diversidad, hasta
32*6=192 antenas totales podrían considerarse para el tratamiento
de localización para una transmisión particular. Para limitar el
tiempo destinado a procesar una localización particular, el Sistema
de Localización Inalámbrica no está provisto de medios para limitar
el número de antenas utilizadas en el tratamiento de localización a
un max_number_antennas_processed (número máximo de antenas
tratadas). El max_number_antennas_processed por lo general es menor
que el max_number_candidates y se establece normalmente a
dieciséis.
Mientras que el Sistema de Localización
Inalámbrica está provisto con la capacidad de determinar
dinámicamente la lista candidata de SCS 10 y las antenas basadas en
un conjunto predeterminado de criterios descritos anteriormente, el
Sistema de Localización Inalámbrica también puede almacenar una
lista candidata en una tabla. Por ello, para cada emplazamiento de
célula y sector en el sistema de comunicaciones inalámbricas, el
Sistema de Localización Inalámbrica tiene un cuadro separado que
define la lista candidata de SCS 10 y antenas 10-1
para utilizar cuando un transmisor inalámbrico inicia una
transmisión en ese emplazamiento de célula y sector. En lugar de
elegir dinámicamente los SCS/antenas candidatas cada vez que una
localización exige ser activada, el Sistema de Localización
Inalámbrica lee la lista candidata directamente desde la tabla
cuando se inicia el tratamiento de localización.
En general, se elige un gran número de SCS 10
candidatos para proporcionar al Sistema de Localización Inalámbrica
una oportunidad suficiente y la capacidad para medir y mitigar el
trayecto múltiple. En una transmisión dada, cualquier antena
particular o más en un SCS 10 o más puede recibir señales que se
hayan visto afectadas a grados variantes por los trayectos
múltiples. Por tanto, resulta ventajoso proporcionar este medio
dentro del Sistema de Localización Inalámbrica para seleccionar
dinámicamente un conjunto de antenas que hayan podido recibir menos
trayectos múltiples que otras antenas. El Sistema de Localización
Inalámbrica utiliza varias técnicas para mitigar tantos trayectos
múltiples como sea posible de cualquier señal recibida. Sin embargo,
resulta prudente frecuentemente elegir un conjunto de antenas que
contengan la menor cantidad posible de trayectos múltiples.
Al elegir el conjunto de SCS/antenas para
utilizar en el tratamiento de localización, el Sistema de
Localización Inalámbrica ordena a los SCS/antenas candidatas que
utilicen varios criterios, incluyendo, por ejemplo: SNR medio sobre
el intervalo de la transmisión utilizado para el tratamiento de
localización, la varianza en el SNR sobre el mismo intervalo,
correlación del comienzo de la transmisión recibida frente a un
precursor puro (es decir, para AMPS, el punteador y código Barrer)
y/o datos desmodulados desde el SC/antena primario, el tiempo del
inicio de la transmisión relativa del inicio comunicado en el
SCS/antena donde la transmisión fue desmodulada y la magnitud y el
ritmo de cambio del SNR justo antes del inicio de la transmisión al
inicio de la transmisión, y también otros parámetros similares. El
SNR medio viene determinado normalmente en cada SCS y para cada
antena en la lista candidata o sobre la longitud completa de la
transmisión a utilizar para el tratamiento de localización o sobre
un intervalo más corto. El SNR medio sobre el intervalo más corto
puede determinarse realizando una correlación con la secuencia del
punteador y/o código Barker y/o palabra de sincronismo, según el
protocolo completo de interfaz de aire y sobre un rango corto de
tiempo antes, durante y después del sello de tiempo comunicado por
el SCS 10 primario. Este rango de tiempo puede ser normalmente
+/-200 microsegundos centrados en un sello de tiempo, por
ejemplo.
El Sistema de Localización Inalámbrica ordenará
generalmente los SCS/antenas que utilizan los siguientes criterios,
cada uno de los cuales será ponderado cuando se combinen los
criterios para determinar la decisión final: SNR medio para un
SCS/antena dado debe ser superior a un umbral predeterminado a
utilizar en el tratamiento de localización; se prefieren los
SCS/antenas con un SNR medio superior frente a los que tienen un SNR
medio inferior; se prefieren los SCS/antenas con una varianza
inferior frente a los que tienen un SNR superior; se prefieren los
SCS/antenas con un inicio cercano al inicio comunicado por el
SCS/antena desmodulado frente a los que tienen un inicio más
distante en el tiempo; Los SCS/antenas con un ritmo SNR de cambio se
prefieren frente a los que tienen un ritmo de cambio más lento; se
prefiere los SCS/antenas con un GDOP ponderado de incremento más
bajo frente a los que tienen un GDOP ponderado más alto, en donde la
ponderación se basa en la pérdida de trayectoria del SCS primario.
La ponderación aplicada a cada una de estas preferencias puede
ajustarla el operador del Sistema de Localización Inalámbrica para
ajustar el diseño particular de cada sistema.
El número de SCS 10 diferentes utilizados en el
tratamiento de localización se maximiza hasta un límite
predeterminado; el número de antenas utilizadas en cada SCS 10 se
limita a un límite predeterminado; y el número total de SCS/antenas
utilizadas se limita a max_number_antennas_processed (número máximo
de antenas tratadas). El SCS/antena con la clasificación más alta
que utilice el proceso descrito anteriormente se designa como la
referencia SCS/antena para el tratamiento de localización.
Frecuentemente, el SCS/antena en la lista
candidata o en la lista para utilizar en el tratamiento de
localización sólo incluirá una o dos antenas en el SCS 10
particular. En estos casos, el Sistema de Localización Inalámbrica
puede permitir que el SCS 10 elija el "mejor puerto" de todas o
algunas antenas en el SCS 10 particular. Por ejemplo, si el Sistema
de Localización Inalámbrica elige utilizar sólo una antena en el
primer SCS 10, entonces el primer SCS 10 pude seleccionar el mejor
puerto de la antena de entre seis típicos puertos de antenas que
están conectados a ese SCS 10, o puede elegir el mejor puerto de la
antena de entre los dos puertos de antena de sólo un sector en el
emplazamiento de la célula. El mejor puerto de antena se elige
utilizando el mismo proceso y comparando los mismos parámetros como
se describe anteriormente para elegir un conjunto de SCS/antenas a
utilizar en el tratamiento de localización, salvo que todas las
antenas que se consideran para el mejor puerto estén en el mismo
SCS 10. Al comparar las antenas para el mejor puerto, el SCS 10
también puede dividir opcionalmente la señal recibida en segmentos
y, a continuación, medir el SNR por separado en cada segmento de la
señal recibida. A continuación, el SCS 10 puede, opcionalmente,
elegir el mejor puerto de antena con el SNR más alto, ya sea por
(i) usando el puerto de antena con la mayoría de los segmentos SNR,
(ii) el promedio de SNR en todos los segmentos y el uso del puerto
de la antena con SNR medio más alto, o (iii) utilizando la antena
con el mayor puerto SNR en cualquier segmento.
El aspecto de la "selección de antena" de
la presente invención puede resumirse que comprende el cálculo de
un número de parámetros para cada pluralidad de líneas de base e
incluyendo en una solución de localización final sólo aquéllas
líneas de base que cumplen o superan los criterios de umbral
predefinidos para cada uno de los parámetros. Esta metodología es
especialmente útil en, aunque no necesariamente limitadas a,
aplicaciones que implican un Sistema de Localización Inalámbrica
que tiene sistemas de captación de señales y al menos un procesador
de localización para tratar la información digital proporcionado por
el sistema de captación de señales, en donde la información TDOA
viene determinada respecto de la pluralidad de líneas de base de un
primer sistema de captación de señal/antena y un segundo sistema de
captación de señal /antena. Los parámetros pueden incluir la
potencia media de la transmisión como se recibe en el segundo
sistema de captación de señal/puerto de antena utilizado en una
línea de base y sobre un intervalo utilizado para el tratamiento de
la localización. Alternativamente, los parámetros pueden incluir la
potencia máxima de transmisión tal y como se reciba en el segundo
sistema de captación de señal/puerto de antena utilizado en una
línea de base y sobre un intervalo utilizado para el tratamiento de
la localización. Otras alternativas para los parámetros incluyen: La
varianza en la potencia de la transmisión tal y como se recibe en
el segundo sistema de captación de señal/puerto de antena utilizado
en la línea de base y sobre un intervalo utilizado para el
tratamiento de localización; el valor de correlación de una
correlación espectral cruzada en el segundo sistema de captación de
señal/antena utilizada en la línea de base y un primer sistema de
captación de señal/antena; el valor del retardo para la línea de
base; otros parámetros de mitigación de trayecto múltiple; valores
residuales después de los cálculos de mitigación de trayectoria
múltiple; contribución del segundo sistema de captación de
señal/puerto a una disolución geométrica ponderada de precisión en
la solución de la localización final; y/o medición de la calidad de
adecuación de la línea de base en la solución de la localización
final, si se incluyera la línea base.
Debido a que el Sistema de Localización
Inalámbrica utilizará los datos de muchos puertos de antena/SCS en
el tratamiento de localización, existe la posibilidad de que la
señal recibida en uno o más puertos concretos de antena SCS/antena
contenga energía que tenga un interferencia co-canal
desde otro transmisor inalámbrico (es decir, se haya producido una
colisión total o parcial entre dos transmisiones inalámbricas).
También existe una probabilidad responsable de
que la interferencia co-canal tenga un SNR muy
superior al de la señal desde el transmisor inalámbrico objeto y,
si no fue detectada por el Sistema de Localización Inalámbrica, la
interferencia del co-canal puede ocasionar una
elección incorrecta del mejor puerto de antena en un SCS 10,
referencia SCS/antena, SCS/antena candidato o SCS/antena a utilizar
en el tratamiento de localización. La interferencia del
co-canal también puede ocasionar pobres resultados
TDOA y FDOA que conduzcan a una estimación con localización pobre o
fallida. La probabilidad de colisión aumenta con la densidad de los
emplazamientos de células en el sistema de comunicaciones
inalámbricas, especialmente en entornos suburbanos o rurales donde
las frecuencias se reutilizan a menudo y el uso inalámbrico por
parte de abonados es alto.
Por tanto, el Sistema de Localización
Inalámbrica incluye medios para detectar y recuperarse de los tipos
de colisión descritos anteriormente. Por ejemplo, en el proceso de
seleccionar un mejor puerto, el SCS/antena de referencia o
SCS/antena candidata, el Sistema de Localización Inalámbrica
determina el SNR medio de la señal recibida y la varianza del SNR
sobre el intervalo de la transmisión; cuando la varianza de SRN está
por encima de umbral predeterminado, el Sistema de Localización
Inalámbrica asigna una probabilidad de que ha ocurrido una
colisión. Si la señal recibida en el SCS/antena recibida ha
aumentado o disminuido su SNR en un paso sencillo y por una
cantidad superior a la de un umbral predeterminado, el Sistema de
Localización Inalámbrica asigna una probabilidad de que se ha
producido una colisión. Además, si el SNR medio de la señal
recibida en un SCS remoto es superior al SNR medio que podría
predecirse por un modelo de propagación, dado el emplazamiento de
la célula donde el transmisor inalámbrico inició su transmisión y
los niveles conocidos de potencia de transmisión y los patrones de
antenas del transmisor y las antenas de recepción, el Sistema de
Localización Inalámbrica asigna una probabilidad de que se ha
producido una colisión. Si la probabilidad de que se haya producido
una colisión está por encima de un umbral predeterminado, entonces
el Sistema de Localización Inalámbrica realiza el proceso posterior
descrito más abajo para verificar si y hasta qué punto una colisión
puede haber dañado la señal recibida en un SCS/antena. La ventaja de
asignar probabilidades es reducir o eliminar el proceso extra de la
mayoría de las transmisiones para las que no se han producido las
colisiones. Debe observarse que los niveles de umbrales,
probabilidades asignadas y otros detalles de los procesos de
detección de colisiones y de recuperación descritos en este
documento son configurables, es decir, seleccionados basándose en
la aplicación particular, entorno, variables del sistema, etc. que
afectarían su selección.
Para las transmisiones recibidas en un
SCS/antena para las que la probabilidad de una colisión está por
encima del umbral predeterminado y antes de utilizar los datos RF
desde un puerto de antena particular en referencia a la
determinación SCS/antena, la determinación del mejor puerto o en el
tratamiento de localización, el Sistema de Localización Inalámbrica
verifica preferiblemente que los datos RF de cada puerto de antena
es ese el transmisor inalámbrico correcto. Esto se determina, por
ejemplo, desmodulando ejemplos de la señal recibida para verificar,
por ejemplo, que el MIN, MSID o cualquier otra información de
identificación es correcta o que los dígitos marcados u otras
características del mensaje coinciden con los recibidos por los
SCS/antenas que inicialmente desmodularon la transmisión. El
Sistema de Localización Inalámbrica también tiene correlación con el
segmento corto de la señal recibida en un puerto de antena con la
señal recibida en el SCS 10 para verificar que el resultado de la
correlación está por encima del umbral permitido. Si el Sistema de
Localización Inalámbrica detecta que la varianza en el SNR por
encima de la longitud total de la transmisión está por encima de un
umbral predeterminado, el Sistema de Localización Inalámbrica puede
dividir la transmisión en segmentos y probar cada segmento como
aquí se describe para determinar si la energía en cada segmento
viene principalmente de la señal del transmisor inalámbrico para el
que haya sido seleccionado el tratamiento de localización o desde
un transmisor de interferencia.
El Sistema de Localización Inalámbrica puede
elegir utilizar los datos RF desde un SCS/antena particular en el
tratamiento de localización incluso si el Sistema de Localización
Inalámbrica ha detectado que se ha producido una colisión parcial
en ese SCS/antena. En estos casos, el SCS 10 utiliza los medios
descritos anteriormente para identificar esa porción de la
transmisión recibida que representa una señal del transmisor
inalámbrico para el que se ha seleccionado el tratamiento de
localización y esa porción de la transmisión recibida que contiene
la interferencia del cocanal. El Sistema de Localización Inalámbrica
puede ordenar que el SCS 10 envíe o utilice sólo los segmentos
seleccionados de la transmisión recibida que no contienen la
interferencia del cocanal. Cuando se determine el TDOA y FDOA para
una línea base utilizando sólo los segmentos seleccionados desde un
SCS/antena, el Sistema de Localización Inalámbrica utiliza
exclusivamente los segmentos correspondientes de la transmisión
como se recibieron en el SCS/antena de referencia. El Sistema de
Localización Inalámbrica puede seguir utilizando todos los
segmentos para las líneas de base donde no se detectaron colisiones.
En muchos casos, el Sistema de Localización Inalámbrica puede
completar el tratamiento de localización y conseguir un error de
localización aceptable utilizando solamente una parte de la
transmisión. Esta capacidad inventiva para seleccionar el
subconjunto de la transmisión recibida y realizar el tratamiento de
localización en un segmento por medio de base de segmentos permite
al Sistema de Localización Inalámbrica completar con éxito el
tratamiento de localización en casos donde puede haber fallado
utilizando técnicas anteriores.
Ciertas aplicaciones pueden exigir una
estimación muy rápida de la localización general de un transmisor
inalámbrico, seguido por una estimación más precisa de la
localización que puede enviarse posteriormente. Esto puede ser
valioso, por ejemplo, para sistemas
E9-1-1 que manejan llamadas
inalámbricas y deben tomar muy rápidamente una decisión de enrutado
de llamada, pero pueden esperar un poco más a que la localización
exacta aparezca en el terminal del mapa electrónico de quien recibe
la llamada al E9-1-1. El Sistema de
Localización Inalámbrica soporta estas aplicaciones con un modo
inventivo de tratamiento de localización de paso múltiple.
En muchos casos, la precisión de la localización
se mejora utilizando segmentos más largos de la transmisión y
aumento la ganancia del proceso a través de intervalos más largos de
integración. Pero los segmentos más largos de la transmisión
requieren periodos de procesos más largos en el SCS 10 y TLP 12, así
como periodos de tiempo más largos para la transmisión de los datos
de RF a través de la interfaz de comunicaciones del SCS 10 al TLP
12.
Por lo tanto, el Sistema de Localización
Inalámbrica incluye medios para identificar aquéllas transmisiones
que requieren una estimación rápida pero aproximada de la
localización seguida por un tratamiento de localización más
completo que produzca una mejor estimación de la localización. La
Tabla de Señal de Interés incluye un indicador para cada señal de
interés que exija un acercamiento de localización de paso múltiple.
Este indicador especifica la cantidad máxima de tiempo permitida
por la aplicación de la localización solicitante para enviar la
mejor estimación, y también la cantidad máxima de tiempo permitido
por la aplicación de la localización solicitante para enviar la
estimación final de la localización. El Sistema de Localización
Inalámbrica realiza la estimación aproximada de la localización
seleccionando un subconjunto de la transmisión en la cual realizar
el tratamiento de localización. El Sistema de Localización
Inalámbrica puede elegir, por ejemplo, el segmento que se
identificó en la antena/SCS primario con el SNR medio más alto.
Después de que se haya determinado la estimación aproximada de la
localización, mediante los métodos descritos anteriormente, pero
sólo con un subconjunto de la transmisión, el TLP 12 remite la
estimación de la localización al AP 14, que remite la estimación
aproximada a la aplicación solicitante, con un indicador que señala
que la estimación es aproximada solamente. El Sistema de
Localización Inalámbrica realiza entonces su tratamiento de
localización estándar utilizando todos los métodos mencionados
anteriormente y remite la estimación de esta localización a un
indicador que señala el estado final de la estimación de esta
localización. El Sistema de Localización Inalámbrica puede realizar
una estimación aproximada de la localización en la estimación final
de la localización secuencialmente en el mismo DSP en un TLP 12 o
puede realizar el tratamiento de localización en DSP paralelos o
diferentes. El proceso paralelo puede ser necesario para cumplir
los requisitos máximos de tiempo de las aplicaciones que solicitan
la localización. El Sistema de Localización Inalámbrica soporta
diferentes requisitos máximos de tiempo desde diferentes
aplicaciones de localización para la misma transmisión
inalámbrica.
El Sistema de Localización Inalámbrica está
diseñado para funcionar en zonas urbanas, suburbanas y rurales. En
las zonas rurales, cuando no hay suficientes emplazamientos de
células desde un única portadora inalámbrica, el Sistema de
Localización Inalámbrica se puede desplegar con SCS 10 situados en
los emplazamientos de célula de otras portadoras inalámbricas o en
otros tipos de torres, incluyendo emisoras de radio AM o FM,
paginación, y torres inalámbrica de dos vías. En estos casos, en
lugar de compartir las antenas existentes de la portadora
inalámbrica, el Sistema de Localización Inalámbrica puede exigir la
instalación de antenas adecuadas, filtros y amplificadores de ruido
bajo para que coindica la banda de frecuencia de los transmisores
inalámbricos de interés a localizar. Por ejemplo, una torre con una
estación de radio AM puede exigir que se añadan antenas de 800 Mz
para localizar transmisores de bandas celulares. Sin embargo, puede
haber casos donde no haya disponibles ningún tipo de torre
adicional a un coste razonable y el Sistema de Localización
Inalámbrica puede desplegarse en sólo unas cuantas torres de la
portadora inalámbrica. En estos casos, el Sistema de Localización
Inalámbrica soporta un modo de antena conocido como TDOA con línea
base muy corta. Este modo de antena se convierte en activo cuando
las antenas adicionales se instalan en una torre sencilla con
emplazamiento de célula, donde las antenas se colocan a una
distancia de menos de una longitud de onda. Esto puede exigir la
suma de justo una antena por sector de emplazamiento de célula de
manera que el Sistema de Localización Inalámbrica utilice sólo una
antena de recepción en un sector y una antena adicional que se haya
colocado al lado de la antena de recepción existente. Normalmente,
las dos antenas en el sector están orientadas de tal forma que los
ejes primarios o líneas de dirección de las vigas principales son
paralelas y el espacio entre los dos elementos de la antena se
conocen con precisión.
Además, se calibran las dos trayectorias RF
desde los elementos de la antena a los receptores en el SCS 10. En
su modo normal, el Sistema de Localización Inalámbrica determina el
TDOA y FDOA para pares de antenas que están separadas por múltiples
longitudes de onda. Para un TDOA en una línea base utilizando antes
de dos emplazamientos celulares diferentes, los pares de antenas se
separan por miles de longitudes de onda. Para un TDOA con una línea
base que utilice antenas en el mismo emplazamiento de célula, los
pares de antenas están separados por dieces de longitud de onda. En
cualquier caso, la determinación TDOA resulta efectivamente en una
línea hiperbólica que bisecciona la línea base y pasa a través de
la localización del transmisor inalámbrico.
Cuando las antenas están separadas por múltiples
longitudes de onda, la señal recibida ha tomado las trayectorias
independientes del transmisor inalámbrico para cada antena,
incluyendo experimentar diferentes trayectos múltiples y efectos
Doppler. Sin embargo, cuando dos antenas están más cerca que una
longitud de onda, las dos señales recibidas han tomado
esencialmente el mismo trayecto y han experimentado el mismo
desvanecimiento o efecto Doppler. Por tanto, el proceso TDOA y FDOA
del Sistema de Localización Inalámbrica produce normalmente un
efecto Doppler de cero (o cerca de cero) hercios y una diferencia de
tiempo en el orden de cero a un nanosegundo. Una diferencia de
tiempo que corta es equivalente a una diferencia de fase no ambigua
entre las señales recibidas en dos antenas en la línea de base muy
corta. Por ejemplo, a 834 MHz, la longitud de onda de una
transmisión de canal de control inverso AMPS es aproximadamente de
1,18 pies (0,35 metros). Una diferencia de tiempo de 0,1
nanosegundos es equivalente a una diferencia de fase recibida de
aproximadamente 30 grados. En este caso, el procedimiento de
medición TDOA produce una hipérbola que es prácticamente una línea
recta, pasando a través de la localización del transmisor
inalámbrico y en una dirección que se gira 30 grados de la dirección
de las líneas paralelas formadas por dos antenas en las líneas base
muy cortas.
Cuando los resultados de este TDOA con línea
base muy corta en el emplazamiento individual de célula se combinan
con la medición TDOA en una línea base entre dos emplazamientos de
células, el Sistema de Localización Inalámbrica determina una
estimación de la localización utilizando únicamente dos
emplazamientos de célula.
Los transmisores celulares AMPS comprenden en la
actualidad la gran mayoría de los transmisores inalámbricos
utilizados en Estados Unidos y las transmisiones de canal de voz
inverso AMPS son generalmente señales FM moduladas por voz y un
tono supervisor de audio (SAT). La modulación de voz es FM estándar
y es directamente proporcional a la voz hablante de la persona que
utiliza el transmisor inalámbrico. En una conversación normal, cada
persona habla menos del 35% del tiempo, lo que significa que la
mayor parte del tiempo el canal de voz inverso no se está siendo
desmodulando debido a la voz. Con o sin voz, SAT modula
continuamente el canal inverso, que es utilizado por el sistema de
comunicaciones inalámbricas para supervisar el estado del canal. La
tasa de modulación SAT es sólo de aproximadamente 6 KHz. Los
canales de voz soportan mensajes en la banda que se emplean para el
control de transferencia y por otras razones, como establecer una
llamada a tres, para responder una segunda llamada entrante cuando
ya se está manteniendo una primera llamada o para responder a un
mensaje de "auditoría" del sistema de comunicaciones
inalámbricas. Todos estos mensajes, aunque se lleven en el canal de
voz, tienen características similares a los mensajes del canal de
control. Los mensajes se transmiten infrecuentemente y los sistemas
de localización han ignorado estos mensajes y se han centrado en
las transmisiones SAT más prevalentes como la señal de interés.
A la vista de las dificultades descritas
anteriormente presentadas por el ancho de banda limitado de la voz
FM y las señales de canal de voz inverso, un objeto de la presente
invención es proporcionar un método mejorado por el que las señales
del canal de voz inverso (RVC) puedan utilizarse para localizar un
transmisor inalámbrico, especialmente en una situación de
emergencia. Otro objeto de la invención es proporcionar un método de
localización que permita el sistema de localización para evitar
hacer estimaciones de localización utilizando señales RVC en
situaciones en donde sea probable que la medición no cumpla una
precisión prescrita y los requisitos de fiabilidad. Esto ahorra
recursos del sistema y mejora la eficacia global del sistema de la
localización. El método mejorado se basa en dos técnicas. La Figura
10A es un diagrama de flujo para un primer método de acuerdo con la
presente invención para medir la localización utilizando las señales
de canal de voz inverso. El método incluye los siguientes
pasos:
(i) Se supone primero que un usuario con un
transmisor inalámbrico desea ser localizado o desea tener esta
localización actualizada o mejorada. Este puede ser, por ejemplo, en
caso de que usuario inalámbrico haya marcado "911" y está
buscando una ayuda de emergencia. Por tanto, se asume también que el
usuario es coherente y en comunicación con un distribuidor
localizado centralmente.
(ii) Cuando el distribuidor desea una
actualización de localización para un transmisor inalámbrico
concreto, el distribuidor envía un comando de actualización de
localización con la identidad del transmisor inalámbrico al Sistema
de Localización Inalámbrico sobre la interfaz de la aplicación.
(iii) El Sistema de Localización Inalámbrica
responde al distribuidor confirmando que el Sistema de Localización
Inalámbrica ha solicitado al sistema de comunicaciones inalámbricas
y ha obtenido la asignación del canal de voz para el trasmisor
inalámbrico.
(iv) El distribuidor ordena al usuario
inalámbrico que marque un 9 o un número con más dígitos y luego el
botón "SEND" (enviar). Esta secuencia puede ser algo como
"123456789" o "911911911". Se producen dos funciones en
el canal de voz inverso cuando el usuario inalámbrico marca una
secuencia de al menos 9 dígitos y luego el botón "SEND".
Primero, especialmente para un canal de voz celular AMPS, la
marcación de los dígitos provoca el envío de tonos del
multifrecuencia de tono dual (DTMF) sobre el canal de voz. El índex
de modulación de los tonos DTMF es muy alto y durante el envío de
cada dígito en la secuencia DRMF se transmitirá normalmente el
ancho de banda de la señal transmitida más allá de los +/- 10 KHz.
La segunda función se produce al pulsar el botón "SEND". Tanto
si el usuario inalámbrico se suscribe a una llamada a tres o
cualquier otra función especial, el transmisor inalámbrico enviará
un mensaje sobre la voz utilizando un modo de "espacio y
ráfagas" donde el transmisor deje brevemente de enviar la voz FM
y SAT y, en su lugar, envía un mensaje a ráfagas modulado de la
misma forma que el canal de control (10 Kbits Manchester). Si el
usuario inalámbrico marca menos de 9 dígitos, el mensaje estará
comprendido por aproximadamente 544 bits. Si el usuario inalámbrico
marca 9 dígitos o más, el mensaje estará comprendido por
aproximadamente 987 bits.
(v) Tras la notificación por parte del
distribuidor, el Sistema de Localización Inalámbrica supervisa el
ancho de banda de la señal transmitida en el canal de voz. Como se
comentó anteriormente, cuando sólo se está trasmitiendo SAT e
incluso si la voz y SAT se transmiten, puede no haber suficiente
ancho de banda en la señal transmitida para calcular una estimación
de localización de alta calidad. Por tanto, el Sistema de
Localización Inalámbrica conserva los recursos de tratamiento de
localización y espera a que la señal transmitida supere un ancho de
banda predeterminado. Esto puede establecerse, por ejemplo, en
alguna parte en el rango de 8 KHz a 12 KHz. Cuando los dígitos
marcados DTMF se envían o cuando se envía en mensaje a ráfagas, el
ancho de banda superaría normalmente el ancho de banda
predeterminado. De hecho, si el transmisor inalámbrico transmite los
tonos DTMF durante el marcado, el ancho de banda esperaría superar
el ancho de banda múltiples veces. Esto proporcionaría numerosas
oportunidades para realizar una estimación de la localización. Si
los tonos DTMF no se envían durante el marcado, el mensaje a
ráfagas se sigue enviando en el momento de pulsar "ENVIAR" y el
ancho de banda superaría normalmente el umbral predeterminado.
(vi) Sólo cuando el ancho de banda transmitido
de la señal supera el ancho de banda predeterminado, el Sistema de
Localización Inalámbrica inicia el tratamiento de localización.
La Figura 10B es un diagrama de flujo de otro
método de acuerdo con la presente invención para medir la
localización utilizando las señales de canal de voz inverso. El
método incluye los siguientes pasos:
(i) Se supone primero que un usuario con un
transmisor inalámbrico desea ser localizado o desea tener esta
localización actualizada o mejorada. Este puede ser el caso, por
ejemplo, cuando un usuario inalámbrico haya marcado "911" y
está buscando un servicio de ayuda de emergencia. Se supone que el
usuario puede no desear marcar dígitos o puede no ser capaz de
marcar ningún dígito de acuerdo con el método anterior.
(ii) Cuando el distribuidor desea una
actualización de localización para un transmisor inalámbrico
concreto, el distribuidor envía un comando de actualización de
localización con la identidad del transmisor inalámbrico al Sistema
de Localización Inalámbrico sobre la interfaz de la aplicación.
(iii) El Sistema de Localización Inalámbrica
responde al distribuidor con una confirmación.
(iv) El Sistema de Localización Inalámbrica
ordena al sistema de comunicaciones inalámbricas que haga que el
transmisor inalámbrico transmita enviando una "auditoría" o
mensaje similar al transmisor inalámbrico. El mensaje de auditoria
es un mecanismo por el cual el sistema de comunicaciones
inalámbricas puede obtener una respuesta del transmisor inalámbrico
sin solicitar una acción por parte del usuario final y sin hacer
que el transmisor inalámbrico llame o alerte de otro modo. La
recepción de un mensaje de auditoría provoque que el transmisor
inalámbrico responda con un mensaje de "respuesta de auditoría"
sobre el canal de voz.
(v) Después de la notificación por parte del
distribuidor, el Sistema de Localización Inalámbrica supervisa el
ancho de banda de la señal transmitida en el canal de voz. Como se
comentó anteriormente, cuando sólo se está trasmitiendo SAT e
incluso si la voz y SAT se transmiten, puede no haber suficiente
ancho de banda en la señal transmitida para calcular una estimación
de localización de alta calidad. Por tanto, el Sistema de
Localización Inalámbrica conserva los recursos de tratamiento de
localización y espera a que la señal transmitida supere un ancho de
banda predeterminado. Esto puede establecerse, por ejemplo, en
alguna parte en el rango de 8 KHz a 12 KHz. Cuando se envía el
mensaje de respuesta de la auditoría, el ancho de banda superara
normalmente el ancho de banda predeterminado. (vi) Sólo cuando el
ancho de banda transmitido de la señal supera el ancho de banda
predeterminado, el Sistema de Localización Inalámbrica inicia el
tratamiento de localización.
La precisión de la estimación de la localización
proporcionada por el Sistema de Localización Inalámbrica puede
mejorarse combinando múltiples estimaciones de localización
estadísticamente independientes realizadas mientras el transmisor
inalámbrico mantiene su posición. Incluso cuando un transmisor
inalámbrico es perfectamente estacionario, el entorno RF y el físico
alrededor de un transmisor inalámbrico están cambiando
continuamente. Por ejemplo, los vehículos pueden cambiar su posición
o cualquier otro transmisor inalámbrico que haya provocado una
colisión durante una estimación de localización que pueda haber
dejado de transmitir o cambiar su posición de manera que ya no
colisione durante las posteriores estimaciones de localización. La
estimación de localización proporcionada por el Sistema de
Localización Inalámbrica cambiará por tanto para cada transmisión,
incluso si se realizan transmisiones consecutivas dentro de un
periodo muy corto de tiempo y cada estimación de localización es
estadísticamente independiente de otras estimaciones, especialmente
respecto de los errores provocados por el entorno
cambiante.
cambiante.
Cuando varias estimaciones consecutivas de
localización independientes estadísticamente se realizan para un
transmisor inalámbrico que no haya cambiado su posición, la
estimación de la localización tenderá a unirse sobre la posición
verdadera. El Sistema de Localización Inalámbrica combina la
estimación de la localización utilizando una media ponderada o
cualquier otra fórmula matemática similar para determinar la
estimación mejorada. El uso de una media ponderada está ayudada por
la asignación de un factor de calidad a cada estimación de
localización independiente. Este factor de calidad puede basarse,
por ejemplo, en los valores de correlación, intervalo de confianza
o cualquier otra medición similar derivada del proceso de
localización para cada estimación independiente. El Sistema de
Localización Inalámbrica utiliza opcionalmente varios métodos para
obtener múltiples transmisiones independientes desde el transmisor
inalámbrico, incluyendo (i) utilizar su interfaz para el sistema de
comunicaciones inalámbricas para el comando Hacer que transmita;
(ii) utilizar múltiples ráfagas consecutivas desde una ranura
basada en un protocolo de interfaz de aire, como TDMA o GSM; o (iii)
dividir una transmisión de canal de voz en múltiples segmentos a lo
largo de un periodo de tiempo y realizar el tratamiento de
localización independientemente para cada segmento. Al tiempo que el
Sistema de Localización Inalámbrica aumenta el número de
estimaciones de localización independiente combinándose en la
estimación de la localización final, supervisa una estadística
indicando la calidad del cluster. Si la estadística está por debajo
de un valor de umbral prescrito, entonces el Sistema de
Localización Inalámbrica asume que el transmisor inalámbrico está
manteniendo su posición. Si la estadística aumenta por encima de un
valor de umbral prescrito, entonces el Sistema de Localización
Inalámbrica asume que el transmisor inalámbrico está manteniendo su
posición y, por tanto, deja de realizar estimaciones de
localización adicional. La estadística que indica la calidad del
cluster puede ser, por ejemplo, un cálculo de desviación estándar o
un cálculo de valor cuadrático medio (RMS) para las estimaciones de
la localización individual que se combinan juntas y con respecto a
la estimación de localización combinada calculada dinámicamente.
Cuando se presenta un registro de localización a una aplicación
solicitante, el Sistema de Localización Inalámbrica indica,
utilizando un terreno en el registro de localización, el número de
estimación de localización independiente combinadas juntas para
producir la estimación de localización presentada.
Ahora se explicará otro proceso ejemplar para
obtener y combinar múltiples estimaciones de localización con
referencia a las Figuras 11A-11D. Las figuras A, 11B
y 11C ilustran esquemáticamente las conocidas "originación",
"respuesta de página" y "secuencias de auditoría" de un
sistema de comunicaciones inalámbricas. Como se muestra en la
Figura 11A, la secuencia de originación (iniciada por el teléfono
inalámbrico para hacer una llamada) puede requerir dos
transmisiones del transmisor inalámbrico, una señal de "origen"
y una señal de "confirmación de orden". La señal de
confirmación de orden se envía en respuesta a una asignación de
canal de voz desde el sistema de comunicaciones inalámbricas (por
ejemplo MSC). De manera similar, como se muestra en la Figura 11B,
una secuencia de página puede incluir dos transmisiones desde el
trasmisor inalámbrico. La secuencia de la página se inicia por el
sistema de comunicaciones inalámbricas, por ejemplo, cuando se llama
al transmisor inalámbrico desde otro teléfono. Después de ser
paginado, el transmisor inalámbrico transmite una página de
respuesta; y luego, después de que se asigne un canal de voz, el
transmisor inalámbrico transmite una señal de confirmación de
orden. El proceso de auditoría, en contraste, provoca una
transmisión inversa sencilla, una señal de respuesta de auditoría.
Una secuencia de respuesta de auditoría y una auditoría tiene el
beneficio de no llamar al transmisor inalámbrico que está
respondiendo.
Ahora se explicará la manera en que estas
secuencias pueden utilizarse para localizar un teléfono por la
precisión mejorada. Según la presente invención, por ejemplo, un
teléfono robado, un teléfono con un número de serie robado, es
rastreado continuamente con una señal de auditoría, lo que le obliga
a responder con respuestas de auditoría múltiples, por lo que
permite al teléfono que se localice con una gran precisión. Sin
embargo, para utilizar la secuencia de auditoría, el Sistema de
Localización Inalámbrica envía las órdenes adecuadas utilizando su
interfaz en el sistema de comunicaciones inalámbricas, que envía un
mensaje de auditoría al trasmisor inalámbrico. El Sistema de
Localización Inalámbrica también puede forzar la terminación de la
llamada (colgar) y luego volver a llamar al transmisor inalámbrico
utilizando en código estándar ANI. La llamada entonces puede
terminarse o bien ordenar verbalmente al usuario móvil que
desconecte la llamada, desconectando la llamada en la línea
terrestre, fin de llamada o enviando un mensaje de desconexión sobre
el aire a la estación base. Este mensaje de desconexión sobre el
aire simula pulsar el botón "FIN" en una unidad móvil. La
rellamada invoca la secuencia de paginación descrita anteriormente
y fuerza a que el teléfono inicie dos transmisiones que puedan
utilizarse para hacer las estimaciones de la localización.
Con referencia ahora a la Figura 11D, a
continuación se resume el método inventivo de localización de alta
precisión. En primer lugar, se realiza una estimación de
localización inicial. Posteriormente, la auditoria descrita
anteriormente o proceso de "colgar y rellamada" se emplea para
provocar una transmisión de respuesta desde la unidad móvil y luego
se realiza una segunda estimación de localización. El hecho de que
se utilice la auditoria o el proceso de "colgar y rellamada"
dependerá de si el sistema de comunicaciones inalámbricas y el
transmisor inalámbrico han implantado la funcionalidad de auditoría.
Los pasos segundo y tercero se repiten para obtener tantas
estimaciones de localización independientes que se consideren
necesarios o deseables y, el último lugar, las estimaciones
múltiples de localización estadísticamente independientes se
combinan en una fórmula media, media ponderada o construcción
matemática similar para obtener una estimación mejorada. El uso de
una media ponderada está ayudado por la asignación de un factor de
calidad a cada estimación de localización independiente. Este
factor de calidad puede basarse en un porcentaje de correlación,
intervalo de confianza o cualquier otra medición similar derivada
del proceso de cálculo de localización.
El Sistema Inalámbrico de Localizaciones puede,
además, mejorar la precisión de las estimaciones de localización
para los transmisores inalámbricos cuyo ancho de banda sea
relativamente estrecho utilizando una técnica o síntesis de ancho
de banda artificial. Esta técnica puede aplicarse, por ejemplo, a
los trasmisores que utilizan los protocolos de aire AMPS, NAMPS,
TDMA y GSM y para lo que existe un amplio número de canales RF
individuales disponibles para que los utilice el transmisor
inalámbrico. Como ejemplo, la siguiente descripción se referirá a
los detalles específicos de AMPS; sin embargo, la descripción puede
alterarse fácilmente para aplicarse a otros protocolos. Este método
depende del principio de que cada transmisor inalámbrico está
operativa para transmitir sólo las señales de banda estrecha en
frecuencias que abarcan un ancho de banda predefinido de
frecuencias que es más ancho que el ancho de banda de las señales de
ancho de banda individuales transmitidas por el transmisor
inalámbrico. Este método también depende de la interfaz mencionada
anteriormente entre el Sistema Inalámbrico de Localización y el
sistema de comunicaciones inalámbricas sobre el cual el WLS puede
ordenar que el sistema de comunicaciones inalámbricas haga un desvío
de transmisor inalámbrico o conmute a otra frecuencia o canal RF.
Al emitir una serie de comandos, el Sistema de Localización
Inalámbrica puede forzar al trasmisor inalámbrico que conmute
secuencialmente y, de una forma controlada, a una serie de canales
RF, permitiendo que el Sistema de Localización Inalámbrica sintetice
con éxito una señal recibida de banda ancha desde la serie de
señales trasmitidas de banda estrecha para fines de tratamiento de
localización.
En una realización preferente actualmente, el
medio de la síntesis del ancho de banda incluye medios para
determinar una fase de ancho de banda frente a una característica de
frecuencia de las transmisiones desde el trasmisor inalámbrico. Por
ejemplo, las señales de banda estrecha tienen normalmente un ancho
de banda de aproximadamente 20 KHz y el ancho de banda predefinido
de las frecuencias se extiende aproximadamente 12.5 MHz, que, en
este ejemplo, es el espectro asignado a cada portadora celular por
el FCC. Con la síntesis del ancho de banda, la resolución de las
mediciones TDOA pueden incrementarse aproximadamente en 1/12.5 MHz,
es decir, la resolución de tiempo disponible es recíproco del ancho
de banda efectivo.
Un transmisor inalámbrico, un transmisor de
calibración (si se utiliza), los SCS 10A, 10B y 10C y un TLP 12 se
muestran en la Figura 12 A. La localización del transmisor de
calibración y los tres SCS se conocen con precisión a
priori. Las señales, representadas por flechas con guiones en la
Figura 12A, son transmitidas por el transmisor inalámbrico y el
transmisor de calibración y recibidas en los SCS 10A, 10B y 10C y
procesadas utilizando las técnicas descritas anteriormente. Durante
el tratamiento de localización, los datos RF desde un SCS (por
ejemplo 10B) se correlaciona (en el tiempo y dominio de frecuencia)
con el flujo de datos de otro SCS (por ejemplo 10C) separadamente
para cada transmisor y para cada par de SCS 10 para generar
estimaciones TDOA_{23} y TDOA_{13}. Un resultado intermedio del
proceso de localización es un conjunto de coeficientes que
representen una potencia compleja cruzada como una función de
frecuencia (por ejemplo R_{23}).
Por ejemplo, si X (f) es la transformación
Fourier de la señal x(t) recibida en el primer punto y
Y(f) es la transformación Fourier de la señal y(t)
recibida en el segundo emplazamiento, entonces la potencia cruzada
compleja R(f)=X(f)Y*(f), donde Y* es el
conjugado complejo de Y. El ángulo de fase de R(f) en
cualquier frecuencia f iguala la fase de X (f) menos la fase de Y
(f). El ángulo de fase R (f) puede denominarse fase de recepción
marginal. En ausencia de ruido, interferencia y otros errores, la
fase de recepción marginal en una función perfectamente lineal de
frecuencia dentro de una banda de frecuencia (contigua) observada; y
la pendiente de la línea es menos el retardo de grupo
interferométrico, o TDOA; la interceptación de la línea en la
frecuencia del centro de banda, igual al valor medio de la fase de
R(f) se denomina "la" fase de recepción marginal de la
observación cuando se realiza la referencia a toda la banda. Dentro
de una banda, la fase de recepción marginal puede considerarse una
función de frecuencia.
Los coeficientes obtenidos para el transmisor de
calibración se combinan con los obtenidos para el transmisor
inalámbrico y las combinaciones se analizan para obtener mediciones
TDOA calibradas TDOA_{23} y TDOA_{13} respectivamente. En el
proceso de calibración, la fase de recepción marginal del transmisor
de calibración se resta de la fase de recepción marginal del
transmisor inalámbrico para cancelar los errores sistemáticos que
son comunes a ambos. Dado que cada fase de recepción marginal
original es en sí misma la diferencia entre las fases de señales
recibidas en dos SCS10, el proceso de calibración a menudo se
denomina diferenciación doble y el resultado calibrado se
denomina que diferenciado doblemente. La estimación TDOA
T-ij es una estimación de probabilidad máxima de la
diferencia de tiempo de llegada (TDOA) entre los emplazamientos i y
j, de la señal transmitida por el transmisor inalámbrico, calibrado
y también corregida para efectos de propagación de trayecto múltiple
en las señales. La estimación TDOA de diferentes pares de
emplazamientos de células se combinan para derivar la estimación de
la localización. Se sabe que se pueden obtener estimaciones más
precisas TDOA observando un ancho de banda más ancho. Normalmente
no es posible aumentar el ancho de banda "instantáneo" de la
señal transmitida por un transmisor inalámbrico, pero es posible
pedir a un transmisor inalámbrico que conmute de un canal de
frecuencia a otro, de manera que, en un periodo corto, pueda
observarse un ancho de banda.
En un típico sistema celular sin línea de
cables, por ejemplo, los canales 313-333 son canales
de control y los canales 395 restantes son canales de voz. La
frecuencia de centro de un transmisor inalámbrico que transmita
sobre el canal RF de voz número 1 (RVC 1) es 826.030 MHz y el
espacio de frecuencia
centro-a-centro de canales
sucesivos es de 0.030 MHz. El número de canales de voz asignadas a
cada célula de un bloque de recurso de frecuencia de siete células
es aproximadamente 57 (es decir, 395 dividido por 7) y estos canales
se distribuyen a través del rango de 395 canales, espaciados cada 7
canales. Observe pues que cada emplazamiento de célula utilizado en
el sistema AMPS tiene canales que abarcan toda la banda 12.5 MHz
asignada por el FCC. Si, por ejemplo, designamos: células de cada
frecuencia establecida en un patrón de reutilización como células
"A" a "G", los números de canal asignados a la célula
"A" puede ser 1, 8, 15, 22...., 309; los números de los
canales asignados a las células "B" se determinan añadiendo 1 a
los números de canal "A", y así sucesivamente hasta G.
El método comienza cuando un transmisor
inalámbrico se ha asignado a un canal de voz RF y el Sistema de
Localización Inalámbrica ha activado el tratamiento de localización
para las transmisiones desde el transmisor inalámbrico. Como parte
del tratamiento de localización, las estimaciones de TDOA,
TDOA_{13} y TDOA_{23} combinadas pueden tener, por ejemplo, una
desviación de error estándar de 0.5 microsegundos. El método que
combina las mediciones de diferentes canales RF explota la relación
entre TDOA, fase de recepción marginal y frecuencia de radio.
Observe que el valor "verdadero" del
retardo de grupo o TDOA, es decir, el valor que se observaría en
ausencia de ruido, trayecto múltiple y cualquier error instrumental
por \tau, de manera similar, denota el valor verdadero de fase de
recepción marginal por \Phi y denota la frecuencia de radio por f.
La fase de recepción marginal \Phi se relaciona a \tau y; f
por:
(Eq. 1)\Phi =
-f\tau+
n
donde \Phi se mide en ciclos, f
en Hz y \tau en segundos; y n es un entero que representa la
ambigüedad del ciclo integrador intrínseco de una medición de fase
doblemente diferenciada. El valor n es desconocido a priori,
pero es la misma para observaciones en frecuencias continuas, es
decir, dentro de cualquier canal de frecuencia. El valor de n es
generalmente diferente para observaciones en frecuencias separadas,
\tau puede estimarse de observaciones en un canal de frecuencia
sencillo es, en efecto, ajustando una línea recta a la fase de
recepción marginal observada como una función de frecuencia dentro
del canal. La inclinación de la línea que se adecua mejor es igual
menos la estimación deseada de \tau. En el caso del canal
sencillo, n es constante y también lo es Eq. 1 puede diferenciarse
para
obtener:
(Eq.2).d\Phi/df =
-\tau
Estimaciones independientes de \tau son
obtenibles por medio de la línea recta que se ajusta a las
observaciones de \Phi frente a f por separado para cada canal,
pero cuando dos canales de frecuencia separados (no contiguos) se
observan, una línea recta sencilla normalmente no encajará las
observaciones de \Phi frente a f desde los dos canales porque, en
general, el entero n tiene diferentes valores para los dos canales.
Sin embargo, bajo ciertas condiciones, es posible determinar y
eliminar la diferencia entre estos dos valores de íntegros y luego
encajarlos en una línea recta sencilla para todo el conjunto de
datos de fase que abarcan los dos canales. La inclinación de esta
línea recta estará mucho mejor determinada porque se basa en un
rango más amplio de frecuencias. En ciertas condiciones, la
incertidumbre de la estimación de la inclinación es inversamente
proporcional a la extensión de la frecuencia.
En el ejemplo, suponemos que el transmisor
inalámbrico se ha asignado al canal RF de voz 11. La diferencia de
frecuencia de radio entre los canales 1 y 416 es tan grande que
inicialmente la diferencia entre los enteros n_{1} y n_{416}
correspondiente a estos canales no puede determinarse. Sin embargo,
de las observaciones en cualquiera o en los dos canales tomados por
separado, una estimación TDOA \tau_{0} puede derivarse. Ahora
el Sistema de Localización Inalámbrica ordena al sistema de
comunicaciones inalámbrica que haga que el transmisor inalámbrico
conmute del canal 1 al canal 8. La señal del transmisor inalámbrico
se recibe en el canal 8 y se procesa para actualizar o perfeccionar
la estimación \tau_{0}. Desde \tau_{0}, la fase de
recepción marginal "teórica" \Phi_{0} como una función de
frecuencia que puede computarse, igual a (-f\tauo). < La
diferencia entre la fase observada actualmente \Phi y la función
teórica \Phi_{0} puede computarse, en donde la fase observada
actualmente iguala a la fase verdadera dentro de una fracción
pequeña, normalmente 1/50 de un ciclo:
(Eq.
3)\Phi\Phio =
-f(\tau-\tau_{0}) + n_{i} o n_{8},
según el
canal
o
(Eq.
4)\Delta\Phi =
-\Deltaf\tau-n_{1 \ o} n_{8}, según el
canal
donde \Delta\Phi = \Phio y
A\tau = \tau-0. La ecuación (4) está marcada en
la Figura 12B, ilustrando la diferencia \Delta\Phi entre la
fase de de recepción marginal \Phi observada el valor \Phio
computada desde la estimación TDOA inicial \tauo, frente a la
frecuencia f para los canales 1 y
8.
Para el ancho de banda 20 KHz de frecuencias
correspondientes al canal 1, un gráfico de \Delta\Phi frente a
f es normalmente una línea recta horizontal. Para la banda con un
ancho de 20 KHz de frecuencias que corresponden al canal 8, el
gráfico a \Delta\Phi frente a f también es horizontal en línea
recta. Las inclinaciones de estos segmentos de línea generalmente
son casi cero debido a la cantidad (f\Delta\tau) normalmente no
varían por una fracción significativa de un ciclo dentro de 20 Khz,
dado que \Delta\tau es menos el error de la estimación
\tau_{0}. La magnitud de este error normalmente no superará los
1.5 microsegundos (3 veces la desviación estándar de 0.5
microsegundos en este ejemplo), y el producto de 1.5 microsegundos
y 20 KHz está por debajo del 4% de un ciclo. En la Figura 12B, el
gráfico de \Delta\Phi para el canal 1 se desplaza verticalmente
desde el gráfico de \Delta\Phi para el canal 8 por una cantidad
relativamente grande debido a la diferencia entre n_{1} y n_{8}
que puede ser arbitrariamente grande. Este desplazamiento vertical,
o la diferencia entre los valores medios de \Delta\Phi para los
canales 1 y 8, estará (con una probabilidad extremadamente alta)
entre \pm0.3 (ciclo del valor verdadero de la diferencia, n_{1}
y n_{8}, porque el producto de una magnitud posiblemente máxima de
\Delta\tau (1.5 microsegundos) y el espaciado de canales
1 y 8 (210 KHz) es un ciclo de 0.315. En otras palabras, la
diferencia n_{1}-n_{8} es igual a la diferencia
entre los valores medios de \Delta\Phi para canales 1 y 8,
redondeado al entero más cercano. Después de que se determine la
diferencia del entero n_{1}-n_{8} por el
procedimiento del redondeo, el entero \Delta\Phi se añade para
el canal 8 o se sustrae de \Delta\Phi para el canal 1. La
diferencia entre los valores medios de \Delta\Phi para los
canales 1 y 8 es generalmente igual al error en la estimación TDOA
inicial, \tau_{0}, multiplicado por 210 KHz. La diferencia
entre los valores medios de A\Phi para los canales 1 y 8 se divide
entre 210 KHz y el resultado se añade a \tau_{0} para obtener
una estimación de \tau, el verdadero valor de TDOA, esta nueva
estimación puede ser significativamente más precisa que
\tau_{0}.
Este salto de frecuencia y el método de refinado
TDOA pueden extenderse a canales espaciados más ampliamente para
obtener aún resultados más precisos. Si \tau_{1} utiliza para
representar el resultado refinado obtenido de canales 1 y 8,
\tau_{0} puede sustituirse por \tau_{1} en el método que se
acaba de describir; y el Sistema de Localización Inalámbrica puede
ordenar al sistema de comunicaciones inalámbricas que haga que el
transmisor inalámbrico conmute, por ejemplo, desde el canal 8 al 36;
entonces \tau puede utilizarse para determinar la diferencia del
entero n_{8}-n_{36} y una estimación TDOA puede
obtenerse basándose en la extensión de frecuencia entre canales 1 y
36. Lo estimado puede etiquetarse \tau_{2}; y el transmisor
inalámbrico conmutado, por ejemplo, desde el canal 36 a 112 y así
sucesivamente. En principio, toda la gama de frecuencias asignadas
a la portadora celular puede extenderse. Los números de canal (1, 8,
36, 112) utilizados en este ejemplo, son, por supuesto,
arbitrarios. El principio general es que una estimación de TDOA
basada en un espacio de frecuencia pequeño (comenzando con un canal
sencillo) se utiliza para resolver la ambigüedad del entero en la
diferencia de fase de recepción marginal entre frecuencias separadas
más anchamente. La última separación de frecuencia no debe ser
demasiado grande, está limitada por la incertidumbre de la
estimación anterior de TDOA. En general, el error del peor caso en
la estimación anterior multiplicada por la diferencia de frecuencia
puede no superar el ciclo de 0.5.
Si el espacio de frecuencia más pequeño (por
ejemplo, 210 KHz) entre los canales espaciados más cercanos
asignados a una célula particular no pueden ser puenteados debido a
la incertidumbre del peor caso de la estimación TDOA del canal
sencillo supera los 2.38 microsegundos (igual a un ciclo de 0.5
divido por 0.210 MHz), el Sistema de Localización Inalámbrica
ordena al sistema de comunicaciones inalámbricas que obligue al
transmisor inalámbrico a transferir desde un emplazamiento celular
a otro (por ejemplo un grupo de frecuencia a otro) de manera que el
paso de frecuencia sea más pequeño. Existe una posibilidad de
malidentificar la diferencia del entero entre las diferencias de
fase (\Delta\Phi) para dos canales, por ejemplo, porque el
transmisor inalámbrico se movió durante la transferencia desde un
canal al otro. Por tanto, como comprobación, el Sistema de
Localización Inalámbrica puede invertir cada transferencia (por
ejemplo después de conmutar desde el canal 1 hasta el 8, conmutar
desde el canal 8 hasta el 1) y confirmar que la diferencia de ciclo
entero determinado tiene exactamente la misma magnitud y el signo
opuesto que para la transferencia "siguiente". Una estimación
significativa de velocidad no cero desde las observaciones del canal
individual FDOA puede utilizarse para extrapolar en todo el
intervalo de tiempo implicado en un cambio de canal. Normalmente,
este intervalo de tiempo puede retenerse a una pequeña fracción de
1 segundo. El error de estimación FDOA multiplicado por el
intervalo de tiempo entre canales debe ser pequeño en comparación el
ciclo de 0.5. El Sistema de Localización Inalámbrica emplea
preferentemente una variedad de redundancias y comprobaciones
frente a la mala identificación del entero.
Otro aspecto inventivo del Sistema de
Localización Inalámbrica se refiere al método de "reintento
dirigido" para utilizarlo en conexión con un sistema de
comunicaciones inalámbricas de modo dual que soporta al menos un
primer método de modulación y un segundo método de modulación. En
tal situación, los primeros y segundos métodos de modulación se
supone que se utilizarán en diferentes canales RF (es decir, canales
para el sistema de comunicaciones inalámbricas que soportan un WLS
y un sistema PCS, respectivamente). También se supone que el
transmisor inalámbrico a localizar es capaz de soportar métodos de
modulación, es decir, es capaz de marcar "911" en el sistema
de comunicaciones inalámbricas con el soporte del Sistema de
Localización Inalámbrica.
Por ejemplo, el método de reintento dirigido
podría utilizarse en un sistema donde existe un número suficiente
de estaciones base para soportar un Sistema de Localización
Inalámbrica, pero que opera en una región con el servicio del
Sistema de Localización Inalámbrica con otro sistema de
comunicaciones inalámbrica. El "primer" sistema de
comunicaciones inalámbricas podría ser un sistema de teléfono
celular y un "segundo" sistema de comunicaciones inalámbricas
podría ser un sistema PCS que funcione dentro del mismo territorio
que el primer sistema. Según la invención, cuando el transmisor
móvil está utilizando actualmente el segundo método de modulación
(PCS) e intenta originar una llamada al 911, el transmisor móvil es
provocado a conmutar automáticamente al primer método de modulación
y luego a originar la llamada al 911 utilizando el primer método de
modulación en un conjunto de los canales RF prescritos para que lo
utilice el primer sistema de comunicaciones inalámbricas. De esta
forma, podrán facilitarse a los clientes los servicios de
localización de un PCS o sistema similar que no presta su propio
Sistema de Localización Inalámbrica.
El verdadero ámbito de la presente invención no
se limita a las realizaciones preferentes que se que actualmente se
muestran en este documento. Por ejemplo, la presentación anterior de
una realización preferida actualmente de un Sistema de Localización
Inalámbrica emplea términos explicativos, como Sistema de Captación
de Señal (SCS), Procesador de Localización TDOA (TLP), Procesador
de Aplicaciones (AP) y similares que no deben interpretarse como que
limitan el ámbito de protección de las siguientes reivindicaciones
ni que implican que los aspectos inventivos del sistema se limitan
a los métodos concretos y al aparato presentado. Además, como
entenderán los expertos en la material, muchos de los aspectos de la
invención que aquí se presentan pueden aplicarse en los sistemas de
localización que no se basan en técnicas TDOA. Por ejemplo, los
procesos por los que el Sistema de Localización Inalámbrica
determina los valores TDOA y FDOA pueden aplicarse a sistemas que
no son TDOA. En tales sistemas que no son TDOA, no se requerirían
los TLP descritos anteriormente para realizar los cálculos. De
manera similar, la invención no se limita a sistemas que emplean SCS
construidos como se describe anteriormente, ni a sistemas que
emplean AP que cumplen todos los requisitos descritos anteriormente.
Los SCS, TLP y AP son, en esencia, dispositivos de proceso y
recogida de datos programables que podrían asumir una variedad de
formas sin alejarse de los conceptos inventivos que aquí se
muestran. Dado el coste que está bajando rápidamente del
tratamiento de señal y otras funciones de tratamiento, es fácilmente
posible, por ejemplo, transferir los procesos a una función
particular desde uno de los elementos funcionales (como el TLP)
aquí descrito para otro elemento funcional (como el SCS o AP) sin
cambiar el funcionamiento inventivo del sistema. En muchos casos,
el lugar de la aplicación (es decir, el elemento funcional) que aquí
se describe es prácticamente la preferencia del diseñador y no un
requisito absoluto. En consecuencia, salvo cuando así se limite de
manera expresa, el ámbito de protección de las siguientes
reivindicaciones no está concebido limitarse a las realizaciones
específicas que se describen anteriormente.
Claims (27)
1. Un método para utilizar en un sistema de
localización inalámbrica para localizar un transmisor inalámbrico
utilizando múltiples receptores de banda estrecha, que incluyen:
(a) Provocar que dicha multitud de receptores
sigan un modo de funcionamiento de sintonización secuencial
automática en donde los receptores secuencialmente y al unísono
sintonicen una multitud de canales RF predefinidos y reciban las
transmisiones de señal en dichos canales; y
(b) Realicen el procedimiento de localización en
las señales recibidas durante el modo de funcionamiento de
sintonización secuencial automática;
Con la característica de que el modo de
sintonización secuencial comprende el uso de un patrón de
sintonización circular donde uno o más periodos libres son
intercalados con una multitud de series de números de canal
predefinidos, dichos periodos libres están disponibles para la
nueva temporización de dichos canales.
2. Un método como se cita en la reivindicación 1
y que comprende además generar un registro de localización y
utilizando el registro de localización para determinar la identidad
de un transmisor inalámbrico que se está locali-
zando.
zando.
3. Un método como se cita en la reivindicación 2
en donde se genera una pluralidad de registros de localización y
los registros de localización para transmisores inalámbricos de
interés son retenidos y los registros de localización para los
transmisores inalámbricos restantes se descartan.
4. Un método como se indica en la reivindicación
2 o 3 que incluye además el paso para identificar el transmisor
inalámbrico que se localiza haciendo coincidir el registro de
localización a los datos que indican qué transmisores inalámbricos
se utilizaron en el momento correspondiente al registro de
localización y qué emplazamientos de células y canales RF utilizó
cada transmisor inalámbrico.
5. Un método como se indica en cualquier
reivindicación anterior en donde los pasos (a) y (b) se realizaron
sin determinar la identidad del transmisor inalámbrico que se estaba
localizando.
6. Un método como se indica en cualquier
reivindicación anterior en donde un sistema de localización
inalámbrica utiliza la diferencia de tiempo de llegada (TDOA) para
la estimación de la localización.
7. Un método como se indica en cualquier
reivindicación anterior en donde un registro de localización
identifica un sello de tiempo, canal RF y localización.
8. Un método como se indica en la reivindicación
7 en donde las transmisiones son TDMA y el registro de localización,
además, identifica una ranura.
9. Un método como se cita en la reivindicación 8
en donde el registro de localización identifica además un
emplazamiento de célula.
10. Un método como se cita en la reivindicación
9 en donde un registro de localización puede unirse a los datos que
indican qué transmisores inalámbricos estaban en uso en el momento y
qué emplazamientos de células, canales RF y ranuras utilizó cada
transmisor inalámbrico.
11. Un método como se indica en cualquier
reivindicación anterior en donde dichos canales RF son de voz o de
tráfico.
12. Un método como se indica en cualquiera de
las reivindicaciones de 1 a 11 en donde las transmisiones son
AMPS.
13. Un método como se cita en la reivindicación
12 en donde el ancho de banda de los receptores con banda estrecha
es aproximadamente de 60 KHz.
14. Un método como se cita en cualquier
reivindicación anterior en donde las transmisiones son CDMA.
15. Un método como se indica en cualquiera de
las reivindicaciones de 1 a 13 en donde las transmisiones son
GSM.
16. Un método como se indica en cualquier
reivindicación anterior en donde las transmisiones son transmisiones
de canal de control.
\newpage
17. Un sistema de localización inalámbrica (WLS)
superpuestas en un sistema de comunicaciones inalámbricas
asociadas, que incluye:
Una multitud de sistemas de captación de señales
separadas que incluyen receptores de banda estrecha; y medios para
sintonizar secuencialmente y al unísono dichos receptores a una
pluralidad de canales RF predefinidos y para recibir transmisiones
de señal en dichos canales, con la característica de que los medios
para sintonizar secuencialmente utiliza un patrón de sintonización
circular en donde uno o más periodos libres se intercalan con una
pluralidad de series de números de canal predefinidos, dichos
periodos libres están disponibles para resintonizar dichos
receptores.
18. Un Sistema de Localización Inalámbrica (WLS)
en la reivindicación 17 y otros medios que incluyen además medios
para realizar el tratamiento de localización en las señales
registradas.
19. Un WLS como se cita en la reivindicación 18
y que comprende además medios para generar un registro de
localización que identifica una localización estimada de al menos un
transmisor inalámbrico.
20. Un WLS, como se cita en la reivindicación
19, que comprende además medios para identificar al menos un
transmisor haciendo coincidir el registro de localización a los
datos que indican qué transmisores inalámbricos se utilizaron en el
momento que corresponde al registro de localización y qué
emplazamientos de células y canales RF utilizó cada transmisor
inalámbrico.
21. Un WLS como se cita en cualquiera de las
reivindicaciones 17 a 20 en donde dichos canales RF predefinidos
son canales de tráfico o de voz.
22. Un WLS como se cita en cualquiera de las
reivindicaciones 19 a 21 en donde las transmisiones son TDMS y el
registro de localización identifica además un sello de tiempo, canal
RF y una ranura.
23. Un WLS como se indica en cualquiera de las
reivindicaciones de 17 a 22 en donde las transmisiones son
AMPS.
24. Un WLS como se cita en la reivindicación 23
en donde un ancho de banda de los receptores de banda estrecha es
aproximadamente de 60 KHz.
25. Un WLS como se indica en cualquiera de las
reivindicaciones de 17 a 24 en donde las transmisiones son
CDMA.
26. Un WLS como se indica en cualquiera de las
reivindicaciones de 17 a 24 en donde las transmisiones son GSM.
27. Un WLS como se indica en cualquiera de las
reivindicaciones de 17 a 26 en donde las transmisiones son
transmisiones de canal de control.
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